經(jīng)典I/O

--file callingpure.hs
name2reply::String->String
name2reply name="Hello "++name++"\n"++"Your name contains "++charcount++" characters."
  where charcount=show (length name)

main::IO ()
main=do
    putStrLn "What's your name?"
    inp<-getLine
    let out=name2reply inp
    putStrLn out

關(guān)于IO陵且，

• <-綁定一個I/O動作的結(jié)果到一個名字媒怯，即從I/O動作中抽出結(jié)果，并且保存到變量中
• putStrLn :: String -> IO ()赂摆，接受一個 String 參數(shù)经柴，映射到一個返回值為()的IO動作
• getLine :: IO String狸窘， 保存一個返回值為String的I/O動作，即當IO動作運行后得到String
• IO something 類型指返回值為something類型的IO動作
• I/O動作可以粘合在一起來形成更大的I/O動作
• I/O動作可以被創(chuàng)建坯认，賦值和傳遞到任何地方翻擒，但是它們只能在另一個I/O動作里面被執(zhí)行
• main的機制
  main函數(shù)是類型為IO ()的I/O動作，main函數(shù)是Haskell程序開始執(zhí)行的地方牛哺，程序中所有I/O動作都是由其頂部開始驅(qū)動陋气。 main函數(shù)給程序中副作用提供隔離：在I/O動作中運行I/O，并且在那調(diào)用純（非I/O）函數(shù)引润，即I/O動作運行I/O并且調(diào)用純代碼

關(guān)于do代碼塊巩趁，

• do 是用來定義一連串動作的方法，do 代碼塊的值是最后一個動作執(zhí)行的結(jié)果
• do 代碼塊中淳附，用 <- 去得到I/O動作的結(jié)果晶渠，用 let 得到純代碼的結(jié)果凰荚， let 聲明后不要放上 in
• do 代碼塊中的每一個聲明，除了 let 褒脯，都要產(chǎn)生一個I/O操作，這個操作在將來被執(zhí)行

Pure vs Impure

文件和句柄(Handle)

--file toupper-imp.hs
import System.IO
import Data.Char (toUpper)
main::IO ()
main=do
    inh<-openFile "input.txt" ReadMode--創(chuàng)建輸入文件句柄
    outh<-openFile "output.txt" WriteMode--創(chuàng)建輸出文件句柄
    mainloop inh outh
    hClose inh
    hClose outh--關(guān)閉文件句柄
 
mainloop::Handle->Handle->IO ()
mainloop inh outh=
    do ineof<-hIsEOF inh--檢查是否在輸入文件的結(jié)尾（EOF）
       if ineof
       then return ()
       else do inp<-hGetLine inh  
               hPutStrLn outh (map toUpper inp)
               mainloop inh outh

• return是和<-相反番川，return 接受一個純的值，把它包裝進IO動作
  例如脊框，return 7會創(chuàng)建一個返回值為7的IO動作颁督，即保存一個IO Int類型的IO動作，在執(zhí)行該IO動作時浇雹，將會產(chǎn)生結(jié)果 7
• IOMode

• 必須使用hClose函數(shù)手動關(guān)閉文件句柄 吠裆，程序會因為資源耗盡而崩潰

Seek and Tell

• hTell :: Handle -> IO Integer，hTell 函數(shù)用于顯示文件中讀寫的當前位置
  例如烂完，當文件剛新建的時候试疙，位置為0；在寫入5個字節(jié)之后抠蚣，位置為5
• hSeek :: Handle -> SeekMode -> Integer -> IO ()祝旷，hSeek函數(shù)用于改變文件讀寫位置
• hIsSeekable :: Handle -> IO Bool 查看給定的句柄是不是可定位
  句柄通常對應文件嘶窄，但若句柄對應網(wǎng)絡(luò)連接、終端等柄冲，則不可定位

SeekMode的三個可選項：

• AbsoluteSeek 表示這個位置是在文件中的精確位置，和 hTell 所給的是同樣的信息
• RelativeSeek 表示從當前位置開始尋找羊初，正數(shù)要求在文件中前進，負數(shù)要求后退
• SeekFromEnd 會尋找文件結(jié)尾之前特定數(shù)目的字節(jié)长赞，hSeek handle SeekFromEnd 0 定位至文件結(jié)尾

System.IO 中預定義句柄

IO非句柄函數(shù)就是IO句柄函數(shù)的標準快捷方式，如getLine = hGetLine stdin

• 標準輸入 stdin 對應鍵盤
• 標準輸出 stdout 對應顯示器
• 標準錯誤 stderr 標準錯誤會輸出到顯示器

刪除和重命名文件

在System.Directory中得哆，

• removeFile :: FilePath -> IO ()
  該函數(shù)接受一個文件路徑參數(shù)脯颜，然后刪除對應的文件。
• renameFile :: FilePath -> FilePath -> IO ()
  該函數(shù)接受舊和新兩個文件路徑參數(shù)贩据；如果新文件名在另外一個目錄中栋操，可以把它看作移動文件闸餐；調(diào)用函數(shù)之前舊文件必須存在； 如果新文件名已存在矾芙，它在重命名前會被刪除掉舍沙。

臨時文件

臨時文件可以用來存儲大量需要計算的數(shù)據(jù)或其他程序要使用的數(shù)據(jù)。

• getTemporaryDirectory :: IO FilePath
  該函數(shù)可用于尋找指定機器上存放臨時文件最好的地方剔宪。
• openTempFile :: FilePath -> String -> IO (FilePath, Handle)
  該函數(shù)接受兩個參數(shù)：創(chuàng)建文件所在的目錄（可用一個“.”表示當前目錄）拂铡、一個命名文件的模板字符串（模板用做文件名的基礎(chǔ)并隨機添加字符以保證文件名是唯一的）；IO (FilePath, Handle)葱绒，FilePath是創(chuàng)建的文件名感帅，Handle是以 ReadWriteMode 打開所創(chuàng)建文件的句柄 (處理完這個文件，需要 調(diào)用hClose關(guān)閉句柄 地淀、removeFile 刪除文件)失球。

下面是一個函數(shù)式IO的例子，

--file tempfile.hs
import System.IO
import System.Directory(getTemporaryDirectory,removeFile)
import System.IO.Error(catchIOError)
import Control.Exception(finally)

main::IO ()
main=withTempFile "mytemp.txt" myAction

myAction::FilePath->Handle->IO ()
myAction tempname temph=do
    putStrLn "Welcome to tempfile.hs"
    putStrLn $ "I have a temporary file at "++tempname
    pos<-hTell temph
    putStrLn $ "My initial position is "++show pos

    let tempdata=show [1..10]
    putStrLn $ "Writing one line containing "++show (length tempdata)++" bytes: "++tempdata
    hPutStrLn temph tempdata
--hPutStrLn 總是在結(jié)束一行的時候在結(jié)尾處寫上一個 \n
    pos<-hTell temph
    putStrLn $ "After writing, my new position is "++show pos
--Windows使用兩個字節(jié)序列 \r\n 作為行結(jié)束標記 pos==24
    hSeek temph AbsoluteSeek 0
    putStrLn "The file content is:"
    c<-hGetContents temph
    putStrLn c
--數(shù)據(jù)使用 hPutStrLn寫 c結(jié)尾處有一個換行符 putStrLn添加第二個換行符 結(jié)果會多顯示一條空行
    putStrLn $ "Which could be expressed as this Haskell literal:"
    print c

withTempFile::String->(FilePath->Handle->IO a)->IO a
withTempFile pattern func=do
   tempdir<-catchIOError (getTemporaryDirectory) (\_->return ".")
   (tempfile,temph)<-openTempFile tempdir pattern

   finally (func tempfile temph) 
           (do hClose temph
               removeFile tempfile)

惰性IO處理方法

• hGetContents :: Handle -> IO String
• readFile :: FilePath -> IO String帮毁、writeFile :: FilePath -> String -> IO ()
  這兩個函數(shù)是把文件當做字符串處理的快捷方式实苞，它們在內(nèi)部使用hGetContents，并處理包括打開文件作箍、讀取文件硬梁、寫入文件和關(guān)閉文件等細節(jié)。
• interact :: (String -> String) -> IO ()
  例如interact過濾器 interact (unlines . filter (elem 'a') . lines) 輸出所有包含字符“a”的行

The IO Monad

在Haskell中胞得，純函數(shù)（Pure Function）指不會被外部所影響的純粹計算過程荧止，動作（Action）可以理解為在被調(diào)用時執(zhí)行相應IO操作、造成磁盤或網(wǎng)絡(luò)副作用的過程阶剑。

--file actions.hs
str2action :: String -> IO ()
str2action input = putStrLn ("Data: " ++ input)

list2actions :: [String] -> [IO ()]
list2actions = map str2action

numbers :: [Int]
numbers = [1..10]

strings :: [String]
strings = map show numbers

actions :: [IO ()]
actions = list2actions strings

printitall :: IO ()
printitall = runall actions
-- printall的操作在其他地方被求值的時候才會執(zhí)行
--實際上跃巡，因為Haskell惰性求值，操作直到執(zhí)行時才會被生成
runall :: [IO ()] -> IO ()
runall [] = return ()
runall (firstelem:remainingelems) =
    do firstelem
       runall remainingelems

main = do str2action "Start of the program"
          printitall
          str2action "Done!"

簡化寫法如下牧愁，

str2message :: String -> String
str2message input = "Data: " ++ input

str2action :: String -> IO ()
str2action = putStrLn . str2message

numbers :: [Int]
numbers = [1..10]

main = do str2action "Start of the program"
          mapM_ (str2action . show) numbers
          str2action "Done!"
-- mapM_ 在 numbers . show 每個元素上應用 (str2action . show) 
-- number . show 把每個數(shù)字轉(zhuǎn)換成一個 String 素邪， str2action 把每個 String 轉(zhuǎn)換成一個操作
-- mapM_ 把這些單獨的操作組合成一個更大的操作，然后打印出這些行
-- map 是返回一個列表的純函數(shù)猪半，它不能執(zhí)行操作

串聯(lián)化（Sequencing）

do實際上是把操作連接在一起的快捷記號兔朦，可用于代替do的運算符有，

• (>>) :: (Monad m) => m a -> m b -> m b
  串聯(lián)兩個操作磨确，并按順序運行沽甥；丟棄第一個操作的結(jié)果摆舟，保留第二個操作的結(jié)果恨诱。
• (>>=) :: (Monad m) => m a -> (a -> m b) -> m b
  運行一個操作照宝，然后把結(jié)果傳遞給一個返回操作的函數(shù)；運行第二個操作后龙巨，整個表達式的結(jié)果就是第二個操作的結(jié)果。

{-
main = do
       putStrLn "Greetings!  What is your name?"
       inpStr <- getLine
       putStrLn $ "Welcome to Haskell, " ++ inpStr ++ "!"
-}
main =
    putStrLn "Greetings!  What is your name?" >>
    getLine >>=
    (\inpStr -> putStrLn $ "Welcome to Haskell, " ++ inpStr ++ "!")

Return

在Haskell中汗茄， return 用來包裝在Monad里面的數(shù)據(jù)洪碳。 在I/O時叼屠， return用來拿到純數(shù)據(jù)并把它帶入IO Monad镜雨。

import Data.Char(toUpper)

isYes :: String -> Bool
isYes inpStr = (toUpper . head $ inpStr) == 'Y'

isGreen :: IO Bool
isGreen =
    do putStrLn "Is green your favorite color?"
       inpStr <- getLine
       return (isYes inpStr)

在上例中荚坞，

• 由于所有依賴I/O的結(jié)果都必須在一個IO Monad里面，所以對于由純計算產(chǎn)生的 Bool 各淀，需將其傳給 return 碎浇， 讓return把它放進IO Monad
• 因為return是 do 代碼塊的最后的IO操作奴璃，所以它變成 isGreen 的返回值旧找，而不是因為使用 return 函數(shù)。

--return 測試
returnTest :: IO ()
returnTest =
-- <-把東西從Monad里面拿出來剖膳，是 return 的反作用
    do one <- return 1
       let two = 2
       putStrLn $ show (one + two)