如何使用适当的 IO monad 打印无限列表中的每个项目

Question

我有一个整数的简单定义，用无限列表完成：

nats = 0: map (+1) nats

我想制作一个打印每个元素的无限列表版本。

我用 Data.Trace (trace)

做到了

nats = 0: map (\x -> 1 + trace (show x) x) nats

不过有点坑爹。用 IO monad 正确地完成它会更好。

我尝试使用 IO [Int] 类型的无限列表，代码如下：

nats' = (fmap f nats') >>= mapM (\x -> do{print x; return x})
  where f l = 0:map (+1) l

类型签名有效，但是当我尝试用 take 10 'nats 评估它时，它陷入无限递归而没有打印任何东西。

此代码有什么问题，类型签名是否正确以及解决此问题的正确方法是什么？

编辑：

我有这个问题的一个变体，我想创建一个包含用户所有输入的无限列表。我该怎么做？

Answer 1

IO monad 是严格的。当我们运行 x <- ioAction 时，我们完全执行 ioAction 并在 x 绑定到一个值之前观察它的所有副作用。因此，如果 ioAction 是一个无限循环，它永远不会 return 一个值绑定到 x。

在你的例子中，代码的形式是

nats' = (fmap f nats') >>=  ...

相当于

nats' = nats' >>= return . f >>= ...

因此，nats'会在执行return . f之前递归，导致无限循环并阻止任何输出。

如何让它真正发挥作用？

最惯用的Haskell方法是将副作用与实际计算分开：我们定义一个纯值

nats = 0 : map (+1) nats

我们打印它

nats' = for_ nats print

请注意，上面使用 for/traverse/mapM（而不是它们的 _ 变体）没有什么意义，因为列表是无限的，所以它永远不会 return 一个值，只会执行无限次打印。

如果你真的想交织 IO 和计算，即使这通常不那么惯用，你也可以使用递归：

nats' = go 0
  where go l = print l >>= go (l+1)

如果你想尝试 return 列表，即使那实际上永远不会发生，你可以使用这个：

nats' = go 0
  where go l = do 
           print l
           ls <- go (l+1)
           return (l:ls)

然而，这太复杂了。

How can I print every item in an infinite list with proper IO monad