懒惰和纯洁有什么关系？

Question

Laziness is what kept Haskell pure. If it had been strict, purity would soon go out the window.

我看不出一个语言的评价策略和它的纯度之间的联系。考虑到推文作者的声誉，我肯定忽略了一些事情。也许有人可以解释一下。

Answer 1

你是对的，从现代的 POV 来看，这确实没有意义。是的是 lazy-by-default 会使 side-effectful 代码的推理成为一场噩梦，因此懒惰确实需要纯洁性——但反之则不然。

但真正需要惰性的是 Haskell 版本 1.0–1.2 中的方式，继其前身 Miranda 之后，没有 monad 的模拟 IO。缺少 side-effect 排序的任何明确概念，可执行程序的类型是

main :: [Response] -> [Request]

对于一个简单的交互式程序，它会像这样工作： main 首先会忽略它的输入列表。所以多亏了懒惰，那个列表中的值实际上不需要存在，在这一点上。同时它会产生第一个 Request 值，例如提示用户输入内容的终端提示。键入的内容将作为 Response 值返回，现在才真正需要对其进行评估，从而产生新的 Request，等等。

https://www.haskell.org/definition/haskell-report-1.0.ps.gz

在 1.3 版中，他们切换到我们今天都知道和喜爱的 monadic-IO 界面，那时懒惰不再是真正必要的了。但在此之前，普遍的看法是没有惰性与现实世界交互的唯一方法是允许 side-effectful 函数，因此没有惰性的说法，Haskell 只会走同样的路之前的 Lisp 和 ML。

Answer 2

这条推文有两个方面：首先，从技术角度来看，懒惰通常要求纯洁；其次，从实际的角度来看，严格性可以仍然允许纯度，但在实践中通常不允许（即，严格性，纯度“超出 window").

Simon Peyton-Jones 在论文 "A History of Haskell: Being Lazy With Class" 中解释了这两个方面。关于技术方面，在 3.2 Haskell is Pure 部分，他写道（我粗体强调）：

An immediate consequence of laziness is that evaluation order is demand-driven. As a result, it becomes more or less impossible to reliably perform input/output or other side effects as the result of a function call. Haskell is, therefore, a pure language.

如果您不明白为什么懒惰会使不纯的效果变得不可靠，我敢肯定那是因为您 over-thinking 它。这是一个说明问题的简单示例。考虑一个假设的非纯函数，它从配置文件中读取一些信息，即一些“基本”配置和一些“扩展”配置，其格式取决于 header:

中的配置文件版本信息

getConfig :: Handle -> Config
getConfig h =
  let header = readHeader h
      basic = readBasicConfig h
      extended = readExtendedConfig (headerVersion header) h
  in Config basic extended

其中 readHeader、readBasicConfig 和 readExtendedConfig 都是从文件中顺序读取字节的不纯函数（即，使用典型的文件 pointer-based 顺序读取）并将它们解析为适当的数据结构。

在惰性语言中，此功能可能无法按预期工作。如果 header、basic 和 extended 变量值都是延迟计算的，那么如果调用者强制 basic 先跟 extended，效果将是按顺序调用 readBasic、readHeader、readExtendedConfig；而如果调用者强制 extended 先是 basic，效果将按 readHeader、readExtendedConfig、readBasic 的顺序调用。在任何一种情况下，旨在由一个函数解析的字节将由另一个函数解析。

并且，这些评估顺序过于简单化，假设 sub-functions 的效果是“原子的”，并且 readExtendedConfig 可靠地强制版本参数以访问 extended .如果不是，根据 basic 和 extended 的部分被强制执行，readBasic、[=13] 中（子）效果的顺序=]，并且 readHeader 可以重新排序 and/or 混合。

您可以通过禁止顺序文件访问来解决此特定限制（尽管这会带来一些显着的成本！），但类似的不可预测的 out-of-order 效果执行会导致其他 I/O 操作出现问题（我们如何确保文件更新函数在截断文件以进行更新之前读取旧内容？），可变变量（当恰好时该锁定变量会递增吗？），等等

关于实际方面（再次强调我的大胆），SPJ 写道：

Once we were committed to a lazy language, a pure one was inescapable. The converse is not true, but it is notable that in practice most pure programming languages are also lazy. Why? Because in a call-by-value language, whether functional or not, the temptation to allow unrestricted side effects inside a "function" is almost irresistible.

...

In retrospect, therefore, perhaps the biggest single benefit of laziness is not laziness per se, but rather that laziness kept us pure, and thereby motivated a great deal of productive work on monads and encapsulated state.

在他的推文中，我相信 Hutton 指的不是懒惰导致纯洁性的技术后果，而是严格诱使语言设计者放松纯洁性的实际后果“仅在这种特殊情况下”，之后window.

的纯度很快就消失了

Answer 3

其他答案给出的历史背景很可能是该评论所指的内容。我认为连接更深。

Eager 语言，即使是那些自称为“纯”的语言，也没有像 Haskell:

中那样强烈的指称透明性

let f = E in
\x -> f x

不等于

\x -> E x

如果前一个表达式急切求值而 E 的求值发散。

Eager 语言需要区分值和计算：变量仅用值代替，而表达式代表计算，这就是为什么上面 let 的“明显”减少无效的原因。一个表达式不仅仅是它所表示的值，这正是它对一种语言有效的意义。在这个非常技术性的意义上，像 Purescript（我能想到的第一个例子 space）这样的热切语言并不纯粹。

当我们忽略 non-termination 和计算顺序时，Purescript 是纯粹的，这几乎是每个程序员都会做的，因此值得信赖。

相比之下，在惰性语言中，值和计算之间的区别是模糊的。一切都表示一个值，甚至 non-terminating 表达式，它们都是“底部”。你可以替换所有你想要的，而不用担心表达式 do。在我看来，这就是纯度。

有人可能会争辩说，实际上，我们也可以说急切语言中的发散表达式表示 bottom 而只是 let 表示严格函数。老实说，这可能是一个很好的后验解释，但除了 Haskell 使用者和编程语言恐怖分子之外，没有人这么想。

懒惰和纯洁有什么关系？

What is the connection between laziness and purity?

haskell

functional-programming

language-implementation

lazy-evaluation

purity