Изучай Haskell во имя добра!

Мы говорили о классах типов, которые определяют операции для проверки двух элементов на равенство и для сравнения двух элементов по размещению их в каком-либо порядке. Это очень абстрактное и элегантное поведение, хотя мы не воспринимаем его как нечто особенное, поскольку нам доводилось наблюдать его большую часть нашей жизни. В главе 7 были введены функторы – они являются типами, значения которых можно отобразить. Это пример полезного и всё ещё довольно абстрактного свойства, которое могут описать классы типов. В этой главе мы ближе познакомимся с функторами, а также с немного более сильными и более полезными их версиями, которые называются аппликативными функторами.

Функторы возвращаются

Как вы узнали из главы 7, функторы – это сущности, которые можно отобразить, как, например, списки, значения типа Maybe и деревья. В языке Haskell они описываются классом типов Functor, содержащим только один метод fmap. Функция fmap имеет тип fmap :: (a –> b) –> f a –> f b, который говорит: «Дайте мне функцию, которая принимает a и возвращает b и коробку, где содержится a (или несколько a), и я верну коробку с b (или несколькими b) внутри». Она применяет функцию к элементу внутри коробки.

Мы также можем воспринимать значения функторов как значения с добавочным контекстом. Например, значения типа Maybe обладают дополнительным контекстом того, что вычисления могли окончиться неуспешно. По отношению к спискам контекстом является то, что значение может быть множественным либо отсутствовать. Функция fmap применяет функцию к значению, сохраняя его контекст.

Если мы хотим сделать конструктор типа экземпляром класса Functor, он должен иметь сорт * –> *; это значит, что он принимает ровно один конкретный тип в качестве параметра типа. Например, конструктор Maybe может быть сделан экземпляром, так как он получает один параметр типа для произведения конкретного типа, как, например, Maybe Int или Maybe String. Если конструктор типа принимает два параметра, как, например, конструктор Either, мы должны частично применять конструктор типа до тех пор, пока он не будет принимать только один параметр. Поэтому мы не можем написать определение Functor Either where, зато можем написать определение Functor (Either a) where. Затем, если бы мы вообразили, что функция fmap предназначена только для работы со значениями типа Either a, она имела бы следующее описание типа:

fmap :: (b –> c) –> Either a b –> Either a c

Как видите, часть Either a – фиксированная, потому что частично применённый конструктор типа Either a принимает только один параметр типа.

Действия ввода-вывода в качестве функторов

К настоящему моменту вы изучили, каким образом многие типы (если быть точным, конструкторы типов) являются экземплярами класса Functor: [] и Maybe, Either a, равно как и тип Tree, который мы создали в главе 7. Вы видели, как можно отображать их с помощью функций на всеобщее благо. Теперь давайте взглянем на экземпляр типа IO.

Если какое-то значение обладает, скажем, типом IO String, это означает, что перед нами действие ввода-вывода, которое выйдет в реальный мир и получит для нас некую строку, которую затем вернёт в качестве результата. Мы можем использовать запись <– в синтаксисе do для привязывания этого результата к имени. В главе 8 мы говорили о том, что действия ввода-вывода похожи на ящики с маленькими ножками, которые выходят наружу и приносят нам какое-то значение из внешнего мира. Мы можем посмотреть, что они принесли, но после просмотра нам необходимо снова обернуть значение в тип IO. Рассматривая эту аналогию с ящиками на ножках, вы можете понять, каким образом тип IO действует как функтор.

Давайте посмотрим, как же это тип IO является экземпляром класса Functor… Когда мы используем функцию fmap для отображения действия ввода-вывода с помощью функции, мы хотим получить обратно действие ввода-вывода, которое делает то же самое, но к его результирующему значению применяется наша функция. Вот код:

instance Functor IO where

   fmap f action = do

      result <– action

      return (f result)

Результатом отображения действия ввода-вывода с помощью чего-либо будет действие ввода-вывода, так что мы сразу же используем синтаксис do для склеивания двух действий и создания одного нового. В реализации для метода fmap мы создаём новое действие ввода-вывода, которое сначала выполняет первоначальное действие ввода-вывода, давая результату имя result. Затем мы выполняем return (f result). Вспомните, что return – это функция, создающая действие ввода-вывода, которое ничего не делает, а только возвращает что-либо в качестве своего результата.