Тип IO – тоже аппликативный функтор

Другой экземпляр класса Applicative, с которым мы уже встречались, – экземпляр для типа IO. Вот как он реализован:

instance Applicative IO where

   pure = return

   a <*> b = do

      f <– a

      x <– b

      return (f x)

Поскольку суть функции pure состоит в помещении значения в минимальный контекст, который всё ещё содержит значение как результат, логично, что в случае с типом IO функция pure – это просто вызов return. Функция return создаёт действие ввода-вывода, которое ничего не делает. Оно просто возвращает некое значение в качестве своего результата, не производя никаких операций ввода-вывода вроде печати на терминал или чтения из файла.

Если бы оператор <*> ограничивался работой с типом IO, он бы имел тип (<*>) :: IO (a –> b) –> IO a –> IO b. В случае с типом IO он принимает действие ввода-вывода a, которое возвращает функцию, выполняет действие ввода-вывода и связывает эту функцию с идентификатором f. Затем он выполняет действие ввода-вывода b и связывает его результат с идентификатором x. Наконец, он применяет функцию f к значению x и возвращает результат этого применения в качестве результата. Чтобы это реализовать, мы использовали здесь синтаксис do. (Вспомните, что суть синтаксиса do заключается в том, чтобы взять несколько действий ввода-вывода и «склеить» их в одно.)

При использовании типов Maybe и [] мы могли бы воспринимать применение функции <*> просто как извлечение функции из её левого параметра, а затем применение её к правому параметру. В отношении типа IO извлечение остаётся в силе, но теперь у нас появляется понятие помещения в последовательность, поскольку мы берём два действия ввода-вывода и «склеиваем» их в одно. Мы должны извлечь функцию из первого действия ввода-вывода, но для того, чтобы можно было извлечь результат из действия ввода-вывода, последнее должно быть выполнено. Рассмотрите вот это:

myAction :: IO String

myAction = do

   a <– getLine

   b <– getLine

   return $ a ++ b

Это действие ввода-вывода, которое запросит у пользователя две строки и вернёт в качестве своего результата их конкатенацию. Мы достигли этого благодаря «склеиванию» двух действий ввода-вывода getLine и return, поскольку мы хотели, чтобы наше новое «склеенное» действие ввода-вывода содержало результат выполнения a ++ b. Ещё один способ записать это состоит в использовании аппликативного стиля:

myAction :: IO String

myAction = (++) <$> getLine <*> getLine

Это то же, что мы делали ранее, когда создавали действие ввода-вывода, которое применяло функцию между результатами двух других действий ввода-вывода. Вспомните, что функция getLine – это действие ввода-вывода, которое имеет тип getLine :: IO String. Когда мы применяем оператор <*> между двумя аппликативными значениями, результатом является аппликативное значение, так что всё это имеет смысл.

Если мы вернёмся к аналогии с коробками, то можем представить себе функцию getLine как коробку, которая выйдет в реальный мир и принесёт нам строку. Выполнение выражения (++) <$> getLine <*> getLine создаёт другую, бо?льшую коробку, которая посылает эти две коробки наружу для получения строк с терминала, а потом возвращает конкатенацию этих двух строк в качестве своего результата.

Выражение (++) <$> getLine <*> getLine имеет тип IO String. Это означает, что данное выражение является совершенно обычным действием ввода-вывода, как и любое другое, тоже возвращая результирующее значение, подобно другим действиям ввода-вывода. Вот почему мы можем выполнять следующие вещи:

main = do

   a <– (++) <$> getLine <*> getLine

   putStrLn $ "Две строки, соединённые вместе: " ++ a