Question

给定Haskell 值（按Rein Heinrich comment编辑f} f :: IO Int f = ... -- ignoring its implementation：

使用Idris引用＆＃34;类型驱动开发，＆＃34;

纯函数的关键属性是相同的输入总是产生相同的结果。此属性称为引用透明度

是IO ...，也就是说，Haskell中的所有lookInDatabase :: IO DBThing函数都是纯粹的？在我看来，从那以后，return MyDbThing，赢得总是返回相同的值，因为：

在t = 0时，数据库可能已关闭
在t = 1时，数据库可能已启动，f将导致

简而言之，IO ...（和f函数一般）是纯粹的吗？如果是，那么请更正我的错误理解，因为我试图通过我的t=...示例来反驳class Resource(ndb.Model): name = ndb.StringProperty() availability = ndb.StructuredProperty(Availability, repeated=True) tags = ndb.StringProperty(repeated=True) owner = ndb.StringProperty() id = ndb.StringProperty(indexed=True, required=True) lastReservedTime = ndb.DateTimeProperty(auto_now_add=False) startString = ndb.StringProperty() endString = ndb.StringProperty()的功能纯度。

Answer 1

从概念上讲，IO实际上是一种单独的语言。它是Haskell RTS（运行时系统）的语言。它在Haskell中实现为（相对简单的）嵌入式DSL，其“脚本”具有类型IO a。

因此，返回类型IO a的值的Haskell函数实际上不是在运行时执行的函数 - 执行的是IO a值本身。所以这些函数实际上是纯，但它们的返回值表示非纯计算。

从语言设计的角度来看，IO是一个非常优雅的黑客，可以将非纯粹的丑陋完全隔离开，同时将其紧密地融入其纯净的环境中，而不需要使用特殊的外壳。换句话说，该设计并不能解决由不纯的IO引起的问题，但它至少不会影响代码的纯部分。

下一步是研究FRP - 使用FRP，您可以使包含IO的层更薄，并将更多非纯逻辑移动到纯逻辑中。

你可能还想阅读John Backus关于函数编程主题的着作，冯诺依曼架构的局限性等。如果你对纯度和IO之间的关系感兴趣，Conal Elliott也是google的名字。

P.S。另外值得注意的是，虽然IO严重依赖monad来解决懒惰评估的问题，并且因为monad是构建嵌入式DSL的一种非常好的方式（其中IO只是一个例子），monad比IO，所以尽量不要在相同的上下文中考虑IO和monad - 它们是两个独立的东西，两者都可以存在而没有另一个。

Answer 2

首先，您正确地注意到I / O操作不是纯粹的。这是不可能的。但是，所有功能的纯度都是Haskell的一个有希望的点，所以发生了什么？

无论你喜欢与否，一个适用于a的函数（也可能错误地说＆＃34;返回＆＃34;）IO Something带有一些参数将总是返回具有相同参数的IO Something相同。 IO monad允许你隐藏＆＃34; monad行为的容器内部的动作。当你有一个IO String时，该函数/对象不包含String / [Char]，而是一个你将获得的承诺以某种方式String将来。因此，IO包含在需要执行不纯I / O操作时要执行的操作的信息。

毕竟，执行IO操作的唯一方法是使其名称为main，或者是main的依赖关系。由于monad的灵活性，你可以＆＃34;连接＆＃34; IO行动。像这样的程序...（注意：这段代码不是一个好主意）

main = do
    input <- getLine
    putStrLn input

是合成糖...

main =
    getLine >>= (\input -> putStrLn input)

这表明main是从标准输出打印到标准输入读取的字符串，后跟换行字符所导致的I / O操作。你看到了魔法吗？ IO只是一个包装器，表示在不纯的上下文中做的内容，以产生一些给定的输出，而不是该操作的结果，因为那样需要Haskell语言才能接受不纯的代码。

把它想象成一种享受。如果您有一个蛋糕（请阅读：IO monad）来获取蛋糕（请参阅Something中的IO Something），您知道如何制作蛋糕，但是您无法制作蛋糕（因为你可以搞砸那个杰作）。相反，主要负责人（阅读：Haskell运行时系统的最基本部分，负责应用main）为你做了肮脏的工作（阅读：做不纯/非法的东西），最重要的是，他不会犯任何错误（阅读：打破代码纯度）......除非烤箱当然坏了（读：System.IO.Error），但他知道如何清理它（阅读：代码将总是保持纯洁。）

这是IO是不透明类型的原因之一。它的实现有点争议（直到你阅读GHC的源代码），最好留下实现定义。

快乐，因为你被纯洁所照亮。许多程序员甚至都不知道Haskell的存在！

我希望这能为你带来一些启示！

Answer 3

简短回答：是的，f是参考透明的。

无论何时看，它都等于相同的值但这并不意味着它总是绑定相同的值。

Answer 4

Haskell正在这里耍手段。 IO既纯粹又不纯净，具体取决于你如何看待它。

关于＆＃34; IO是纯粹的＆＃34;一方面，你已经陷入了一个非常常见的错误，即错过了一个返回IO DBThing的函数返回DBThing。当有人声称类型为Stuff -> IO DBThing的函数是纯粹的时，他们不表示您可以将其提供给相同的Stuff并始终获得相同的DBThing;正确地指出这是不可能的，也不是很有用！他们正在节省的是，特定Stuff，您总会得到相同的IO DBThing。

你实际上根本无法从DBThing获得IO DBThing，因此Haskell不必担心数据库包含不同的值（或不可用）在不同的时间。使用IO DBThing所能做的就是将它与需要DBThing的其他东西结合起来并生成其他类型的IO thing;这种组合的结果是IO thing。

Haskell在这里所做的是建立纯Haskell值的操纵与程序外的世界中发生的变化之间的对应关系。你可以用一些普通的纯值来做一些事情，这些值对于改变数据库状态之类的不纯操作没有任何意义。因此，使用IO值与外部世界之间的对应关系，Haskell根本无法为您提供{em> 对应于＃＆＃em}对应的内容的任何操作＃＆} 39;在现实世界中有意义。

有几种方法可以解释你是如何＆＃34;纯粹＆＃34;操纵现实世界。一个是说IO就像一个状态monad，只有被线程化的状态才是你程序之外的整个世界; =（所以你的IO函数确实有一个额外的隐藏参数接收到世界，并实际上返回一个Stuff -> IO DBThing和另一个世界;它总是被称为不同的世界，这就是为什么即使用相同的方式调用它也可以返回不同的DBThing值DBThing）。另一种解释是Stuff值本身就是一个必要的程序;你的Haskell程序是一个完全没有IO的完全纯函数，它返回一个执行IO的不纯程序，而Haskell运行时系统（不纯）执行它返回的程序。

但实际上这些都只是隐喻。关键是IO DBThing值只是一个非常有限的界面，它不允许你做任何与真实世界行动无关的事情。

请注意， monad 的概念实际上并未实现。 Haskell的IO系统确实不依赖于monad; IO只是一个方便的界面，如果您只使用通用的monad界面，那么也可以打破IO限制（即使你没有＆＃39;知道你的monad实际上是IO）。由于Monad接口也足够有趣，可以编写很多有用的程序，Monad形成monad的事实允许大量对其他类型有用的代码一般被重用IO。

这是否意味着您实际上可以编写纯IO代码？并不是的。这是＆＃34;当然，IO不是纯粹的＆＃34;硬币的一面。当您使用花哨的＆＃34;将IO功能组合在一起时＃34;你仍然需要考虑你的程序一个接一个地（或并行地）执行步骤，影响和受外部条件和系统的影响;简而言之，您必须使用命令式语言编写IO代码（仅使用比大多数类型更好的类型系统）。使IO纯粹并不能真正帮助你消除你必须考虑代码的方式中的杂质。

那么重点是什么？好吧，它为我们提供了一个编译器强制执行的代码划分，可以执行IO和无法实现的代码。如果该类型上没有IO标记，则不会涉及不纯的IO。那个在任何语言中都是有用的。编译器也知道这一点; Haskell编译器可以对非IO代码应用优化，这些代码在大多数其他语言中都是无效的，因为通常不可能知道代码的某一部分没有具有副作用（除非您能够看到代码所调用的所有内容的完整实现，否则可以传递。

另外，由于IO是纯粹的，代码分析工具（包括你的大脑）不必特别处理IO代码。如果您可以选择在与IO代码具有相同结构的纯代码上有效的代码转换，则可以在IO代码上执行此操作。编译器使用它。许多转换被IO代码必须使用的结构排除（为了保持在与外部世界的事物有明显对应的事物的范围内），但它们也将被排除在外任何使用相同结构的纯代码;仔细构建IO接口会使执行顺序依赖＆＃34;看起来像普通的＆＃34;数据依赖＆＃34;，所以你可以使用数据依赖规则来确定使用IO的规则。

Answer 5

简而言之，f（通常是IO ...函数）是否纯净？

所以您真正要问的是：

Haskell中的`IO`定义是纯吗？

您真的不会喜欢它。

深思熟虑。

我们不知道。

从Haskell 2010 report的6.1.7节（第75页）开始：

IO类型用作与外界交互的操作（动作）的标记。 IO类型是抽象的：用户看不到任何构造函数。 IO是Monad和Functor类的实例。

关键点是：

IO类型为抽象

IO类型没有“标准定义”，因此无法确定其是否纯净，更不用说该类型的表达式了。我们甚至无法提供简单的证据来证明IO是单原子的（即，它满足monad laws），因为return和(>>=)不能定义在标准的Haskell 2010中。

要了解有关这如何影响各种与IO相关的属性的确定，请参阅：

Semantics of fixIO。
Tackling the Awkward Squad（从第20页的3.2节开始）。

因此，当您下次听到或阅读Haskell是“相对透明”或“纯功能”时，您现在知道（至少对于I / O而言）它们只是猜测-没有 actual 标准定义意味着无法证明或反驳它们。

（如果您现在想知道Haskell如何进入这种状态，我将提供更多详细信息here。）

通过IO了解Haskell中的纯函数

5 个答案:

Haskell中的`IO`定义是纯吗？

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5 个答案:

Haskell中的IO定义是纯吗？

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