了解Haskell中的纯函数和副作用-putStrLn

Question

最近，我开始学习Haskell，因为我想扩大我对函数式编程的了解，我必须说到目前为止我真的很喜欢它。我当前使用的资源是Pluralsight上的“ Haskell基础知识第1部分”课程。不幸的是，我在理解讲师关于以下代码的一句话时遇到了一些困难，希望你们能对此话题有所了解。

随附代码

helloWorld :: IO ()
helloWorld = putStrLn "Hello World"

main :: IO ()
main = do
    helloWorld
    helloWorld
    helloWorld

报价单

如果您在一个do块中多次执行相同的IO操作，则它将多次运行。因此，此程序将字符串“ Hello World”输出三遍。本示例有助于说明这putStrLn不是具有副作用的功能。我们只调用putStrLn一次函数来定义helloWorld变量。如果putStrLn有打印字符串的副作用，它将只打印一次，并且helloWorld在主do-block中重复的变量将没有任何效果。

在大多数其他编程语言中，这样的程序只会打印一次“ Hello World”，因为在putStrLn调用函数时会进行打印。这种微妙的区别通常会使初学者不胜其烦，因此请仔细考虑一下，并确保您了解为什么该程序会打印“ Hello World”三遍，以及如果该putStrLn函数作为副作用打印时只打印一次。

我不明白的

对我来说，字符串“ Hello World”被打印三遍似乎是很自然的。我认为helloWorld变量（或函数？）是一种稍后调用的回调。我不明白的是，如果putStrLn产生副作用，它将导致字符串仅打印一次。或者为什么只用其他编程语言只打印一次。

假设在C＃代码中，我想它看起来像这样：

C＃ （提琴）

using System;

public class Program
{
    public static void HelloWorld()
    {
        Console.WriteLine("Hello World");
    }

    public static void Main()
    {
        HelloWorld();
        HelloWorld();
        HelloWorld();
    }
}

我确信我会忽略一些很简单的东西，或者会误解他的术语。任何帮助将不胜感激。

编辑：

谢谢大家的答案！您的回答使我对这些概念有了更好的理解。我认为尚未完全点击，但以后我将重新讨论该主题，谢谢！

Answer 1

如果我们定义helloWorld为局部变量，可能更容易理解作者的含义：

main :: IO ()
main = do
  let helloWorld = putStrLn "Hello World!"
  helloWorld
  helloWorld
  helloWorld

您可以将其与类似C＃的伪代码进行比较：

void Main() {
  var helloWorld = {
    WriteLine("Hello World!")
  }
  helloWorld;
  helloWorld;
  helloWorld;
}

也就是说，在C＃中，WriteLine是一个过程，它输出其参数，但不返回任何内容。在Haskell中，putStrLn是一个函数，它接受一个字符串并为您提供一个操作，该操作将在执行该字符串时打印该字符串。这意味着写作之间绝对没有区别

do
  let hello = putStrLn "Hello World"
  hello
  hello

和

do
  putStrLn "Hello World"
  putStrLn "Hello World"

就是说，在这个示例中，差异并不是特别深远，所以如果您还没有完全了解作者在本节中要尝试的内容，而现在继续进行下去，那很好。

如果将其与python进行比较，它的效果会更好

hello_world = print('hello world')
hello_world
hello_world
hello_world

这里的关键是，在Haskell的IO动作是不需要被包裹在进一步的“回调”或诸如此类的事做“实”的价值观，以防止它们在执行-更确切地说，只有这样，才能做到让他们执行IS将它们放置在特定的位置（例如，内部某处main或生成的线程main）。

这也不只是一个绝招，它最终会对您的代码编写方式产生一些有趣的影响（例如，这是Haskell确实不需要任何您熟悉的通用控制结构的部分原因）使用命令式语言，并且可以使用功能代替所有操作），但是我对此不必太担心（类似这样的类比并不总是会立即单击）

Answer 2

如果您使用实际执行某些操作的函数，而不是使用helloWorld. 想一想以下几点：

add :: Int -> Int -> IO Int
add x y = do
  putStrLn ("I am adding " ++ show x ++ " and " ++ show y)
  return (x + y)

plus23 :: IO Int
plus23 = add 2 3

main :: IO ()
main = do
  _ <- plus23
  _ <- plus23
  _ <- plus23
  return ()

这将打印 3 次“我正在添加 2 和 3”。

在 C# 中，您可以编写以下内容：

using System;

public class Program
{
    public static int add(int x, int y)
    {
        Console.WriteLine("I am adding {0} and {1}", x, y);
        return x + y;
    }

    public static void Main()
    {
        int x;
        int plus23 = add(2, 3);
        x = plus23;
        x = plus23;
        x = plus23;
        return;
    }
}

这只打印一次。