Haskell IORef - 一个答案与一个获得答案的函数

Question

我正在尝试了解如何 IORefs确实用过，我在遵循我在 https://www.seas.upenn.edu/~cis194/spring15/lectures/12-unsafe.html 上找到的示例代码时遇到了问题

newCounter :: IO (IO Int)
newCounter = do
  r <- newIORef 0
  return $ do
    v <- readIORef r
    writeIORef r (v + 1)
    return v

printCounts :: IO ()
printCounts = do
  c <- newCounter
  print =<< c
  print =<< c
  print =<< c

当 printCounts执行“c <- newCounter ”，为什么不执行 c得到在 newCounter 中完成工作的结果“return $ do” block ，它似乎应该在第一次调用时分配给常量“IO 0”，然后永远不会改变？相反，c似乎被分配了那个“return $ do” block 中定义的函数，然后每次都重新执行printCounts到达另一个“print =<< c”。似乎答案不知何故在于 newCounter具有双重嵌套的“IO (IO Int)”类型，但我不明白为什么会这样 c调用时要重新执行的函数，而不是仅计算一次的常量。

Answer 1

可以想到IO作为一种程序。 newCounter :: IO (IO Int)是输出程序的程序。更准确地说，newCounter分配一个新的计数器，并返回一个程序，该程序在运行时递增计数器并返回其旧值。 newCounter不执行它返回的程序。如果您改为这样写:

newCounter :: IO (IO Int)
newCounter = do 
  r <- newIORef 0
  let p = do              -- name the counter program p
        v <- readIORef r
        writeIORef r (v + 1)
        return v
  p          -- run the counter program once
  return p   -- you can still return it to run again later

---

您还可以使用等式推理来展开printCounts成一系列基元。 printCounts 的所有版本以下是等效程序:

-- original definition
printCounts :: IO ()
printCounts = do
  c <- newCounter
  print =<< c
  print =<< c
  print =<< c

-- by definition of newCounter...

printCounts = do
  c <- do
    r <- newIORef 0
    return $ do
      v <- readIORef r
      writeIORef r (v + 1)
      return v
  print =<< c
  print =<< c
  print =<< c

-- by the monad laws (quite hand-wavy for brevity)
-- do
--   c <- do
--     X
--     Y
--   .....
-- =
-- do
--   X
--   c <- 
--     Y
--   .....
--
-- (more formally,
--  ((m >>= \x -> k x) >>= h) = (m >>= (\x -> k x >>= h)))

printCounts = do
  r <- newIORef 0
  c <-
    return $ do
      v <- readIORef r
      writeIORef r (v + 1)
      return v
  print =<< c
  print =<< c
  print =<< c

-- c <- return X
-- =
-- let c = X
--
-- (more formally, ((return X) >>= (\c -> k c)) = (k X)

printCounts = do
  r <- newIORef 0
  let c = do
        v <- readIORef r
        writeIORef r (v + 1)
        return v
  print =<< c
  print =<< c
  print =<< c

-- let-substitution

printCounts = do
  r <- newIORef 0
  print =<< do
        v <- readIORef r
        writeIORef r (v + 1)
        return v
  print =<< do
        v <- readIORef r
        writeIORef r (v + 1)
        return v
  print =<< do
        v <- readIORef r
        writeIORef r (v + 1)
        return v

-- after many more applications of monad laws and a bit of renaming to avoid shadowing
-- (in particular, one important step is ((return v >>= print) = (print v)))

printCounts = do
  r <- newIORef 0
  v1 <- readIORef r
  writeIORef r (v1 + 1)
  print v1
  v2 <- readIORef r
  writeIORef r (v2 + 1)
  print v2
  v3 <- readIORef r
  writeIORef r (v3 + 1)
  print v3

在最终版本中，您可以看到 printCounts毫不夸张地说，分配一个计数器并将其递增 3 次，打印每个中间值。

一个关键步骤是 let-substitution 步骤，其中计数器程序被复制，这就是它运行 3 次的原因。 let x = p; ...不同于x <- p; ... ，它运行 p , 并绑定(bind) x结果而不是程序 p本身。