如何在Haskell中解析IO String？

Question

我遇到了Haskell的问题.我的文本文件看起来像这样:

5.
7. 
[(1,2,3),(4,5,6),(7,8,9),(10,11,12)].

我不知道如何获得前两个数字(上面的2和7)和最后一行的列表.每行末尾有点.

我试图构建一个解析器,但是名为'readFile'的函数返回Monad,称为IO String.我不知道如何从这种类型的字符串中获取信息.

我更喜欢在一系列字符上工作.也许有一个函数可以从'IO String'转换为[Char]？

Answer 1

我认为你对Haskell中的IO有一个基本的误解.特别是,你这样说:

也许有一个函数可以从'IO String'转换为[Char]？

不,没有¹,并且没有这样的功能是Haskell最重要的事情之一.

Haskell是一种非常有原则的语言.它试图保持"纯"函数(没有任何副作用,并在给出相同的输入时始终返回相同的结果)和"不纯"函数(具有类似读取文件,打印等副作用)之间的区别到屏幕,写入磁盘等).规则是:

1. 您可以在任何地方使用纯函数(在其他纯函数中,或在不纯函数中)
2. 您只能在其他不纯函数中使用不纯函数.

代码标记为纯或不纯的方式是使用类型系统.当你看到像这样的函数签名时

digitToInt :: String -> Int

你知道这个功能是纯粹的.如果你给它一个String它将返回一个Int,而且如果你给它相同它将总是返回Int相同String.另一方面,功能签名就像

getLine :: IO String

是不纯的,因为返回类型String标有IO.显然getLine(读取一行用户输入)并不总是返回相同String,因为它取决于用户键入的内容.您不能在纯代码中使用此函数,因为添加即使是最小的杂质也会污染纯净的码.一旦你离开,IO你永远不会回去.

你可以把它想象IO成一个包装器.例如,当你看到一个特定的类型时,x :: IO String你应该将其解释为" x是一个动作,当执行时,执行一些任意的I/O然后返回类型的东西String"(请注意,在Haskell中,String并且[Char]完全相同事情).

那么如何从IO动作中获取值？幸运的是,函数的类型main是IO ()(它是一个执行某些I/O并返回的操作(),与返回任何内容相同).所以你总是可以在IO里面使用你的功能main.当您执行Haskell程序时,您正在执行的是运行该main函数,这会导致程序定义中的所有I/O实际执行 - 例如,您可以从文件读取和写入,请求用户输入,写入到stdout等等

您可以考虑构造一个像这样的Haskell程序:

• 所有执行I/O的IO代码都会获得标记(基本上,你把它放在一个do块中)
• 不需要执行I/O的代码不需要在do块中 - 这些是"纯"函数.
• 您的main函数将您按照顺序定义的I/O操作排列在一起,使程序按您希望的方式执行(在任何您喜欢的地方穿插纯函数).
• 运行时main,将导致执行所有这些I/O操作.

那么,考虑到这一切,你如何编写你的程序？好吧,功能

readFile :: FilePath -> IO String

将文件读取为String.所以我们可以使用它来获取文件的内容.功能

lines:: String -> [String]

拆分String换行符,所以现在你有一个Strings 列表,每个列表对应一个文件行.功能

init :: [a] -> [a]

从列表中删除最后一个元素(这将消除.每行的最后一个元素).功能

read :: (Read a) => String -> a

将a String转换为任意Haskell数据类型,例如Int或Bool.合理地结合这些功能将为您提供程序.

请注意,实际需要执行任何I/O的唯一时间是您正在读取文件.因此,这是程序中唯一需要使用IO标记的部分.程序的其余部分可以"纯粹"编写.

听起来你需要的是文章The IO Monad For Mon Is Not Care,这应该解释你的很多问题.不要被术语"monad"吓到 - 你不需要了解monad是什么来编写Haskell程序(请注意,这一段是我答案中唯一使用"monad"一词的段落,尽管我承认现在已经使用了四次......)

这是我想写的程序(我想)

run :: IO (Int, Int, [(Int,Int,Int)])
run = do
  contents <- readFile "text.txt"   -- use '<-' here so that 'contents' is a String
  let [a,b,c] = lines contents      -- split on newlines
  let firstLine  = read (init a)    -- 'init' drops the trailing period
  let secondLine = read (init b)    
  let thirdLine  = read (init c)    -- this reads a list of Int-tuples
  return (firstLine, secondLine, thirdLine)

要回答npfedwards关于应用lines输出的注释readFile text.txt,你需要意识到这readFile text.txt给你一个IO String,并且只有当你将它绑定到一个变量(使用contents <-)时才能访问底层String,以便你可以应用lines它.

记住:一旦你离开IO,你永远不会回去.

¹我故意无视,unsafePerformIO因为正如名称所暗示的那样,这是非常不安全的!除非你真的知道自己在做什么,否则不要使用它.

Answer 2

作为编程菜鸟,我也被IOs 迷惑了.请记住,如果你去,IO你永远不会出来.克里斯写了一个很好的解释原因.我只是想提供一些关于如何IO String在monad中使用的例子.我将使用getLine读取用户输入并返回一个IO String.

line <- getLine 

所有这一切都将用户输入绑定getLine到一个名为的值line.如果你在ghci中输入这个,并输入:type line它将返回:

:type line
line :: String

可是等等!getLine返回一个IO String

:type getLine
getLine :: IO String

所以,发生了什么事IO,从尼斯getLine？<-发生了什么事.<-是你的IO朋友 它允许您显示IOmonad中受污染的值,并将其与正常功能一起使用.Monads易于识别,因为它们始于do.像这样:

main = do
    putStrLn "How much do you love Haskell?"
    amount <- getLine
    putStrln ("You love Haskell this much: " ++ amount) 

如果你像我一样,你很快就会发现这liftIO是你最好的单身朋友,这$有助于减少你需要写的括号数量.

那么你如何从中获取信息readFile？好吧,如果readFile输出是IO String这样的:

:type readFile
readFile :: FilePath -> IO String

那么你需要的只是你的友好<-:

 yourdata <- readFile "samplefile.txt"

现在,如果在ghci中输入并检查yourdata你的类型,你会发现它很简单String.

:type yourdata
text :: String

Answer 3

正如人们已经说过的,如果你有两个函数,一个是readStringFromFile :: FilePath -> IO String,而另一个是doTheRightThingWithString :: String -> Something,那么你真的不需要从中转义字符串IO,因为你可以用各种方式组合这两个函数:

随着fmap对IO(IO是Functor):

fmap doTheRightThingWithString readStringFromFile

随着(<$>)对IO(IO为Applicative和(<$>) == fmap):

import Control.Applicative

...

doTheRightThingWithString <$> readStringFromFile

使用liftMfor IO(liftM == fmap):

import Control.Monad

...

liftM doTheRightThingWithString readStringFromFile

with (>>=)for IO(IOis Monad,fmap == (<$>) == liftM == \f m -> m >>= return . f):

readStringFromFile >>= \string -> return (doTheRightThingWithString string)
readStringFromFile >>= \string -> return $ doTheRightThingWithString string
readStringFromFile >>= return . doTheRightThingWithString
return . doTheRightThingWithString =<< readStringFromFile

用do符号表示:

do
  ...
  string <- readStringFromFile
  -- ^ you escape String from IO but only inside this do-block
  let result = doTheRightThingWithString string
  ...
  return result

每次你都会得到IO Something.

你为什么要这样做呢？好吧,有了这个,您将拥有您的语言的纯粹和 引用透明的程序(功能).这意味着每个类型都是无IO的函数是纯粹的和引用透明的,因此对于相同的参数,它将返回相同的值.例如,对于doTheRightThingWithString相同的返回Something相同String.但是readStringFromFile,不是IO的,每次都可以返回不同的字符串(因为文件可以更改),这样就无法从中逃脱这样的不正确值IO.

Answer 4

如果您有这种类型的解析器：

myParser :: String -> Foo

然后您使用读取文件

readFile "thisfile.txt"

然后您可以使用以下内容读取和解析文件

fmap myParser (readFile "thisfile.txt")

结果将为type IO Foo。

该fmap方法myParser在IO内部运行。

想起来的另一种方式是，然而myParser :: String -> Foo，fmap myParser :: IO String -> IO Foo。