检测 Haskell 中的底部值

Question

我编写了一个 haskell 函数，它将列表 xs 拆分为 (init xs, last xs) ，如下所示：

split xs = split' [] xs
    where
        split' acc (x:[]) = (reverse acc, x)
        split' acc (x:xs) = split' (x:acc) xs

由于空列表不能以这种方式拆分，因此与空列表不匹配。但是，我不想简单地让函数出错...。因此，我定义了以下内容：

split [] = ([], undefined)

由于惰性求值，我可以定义一个安全的 init ，它只是返回空列表的空列表：

init' = fst . split

如果我尝试访问，是否有某种方法可以检测到未定义的内容它，这样

last' xs
  | isUndefined (snd xs) = ...
  | otherwise            = ...

我就知道也许和要么，并且这些是表达我想要的更好的选择。但是我想知道是否有一种方法可以检测未定义的实际值，即捕获错误，例如捕获异常。

Answer 1

undefined 并不比使用 error 更好。事实上，Prelude 中的 undefined 是 定义为

undefined =  error "Prelude.undefined"

现在，不会导致错误的函数被称为“总函数”，即它对所有输入值都有效。

您当前实现的 split 函数具有签名

split :: [a] -> ([a], a)

这是一个问题，因为类型签名承诺结果始终包含一个列表和一个元素，这显然不可能提供泛型的空列表类型。

Haskell 中解决此问题的规范方法是更改​​类型签名，以表明有时我们没有第二项的有效值。

split :: [a] -> ([a], Maybe a)

现在您可以为获得空列表的情况编写正确的实现

split [] = ([], Nothing)
split xs = split' [] xs
    where
        split' acc (x:[]) = (reverse acc, Just x)
        split' acc (x:xs) = split' (x:acc) xs

现在您可以通过模式匹配来检测缺失值的情况

let (init', last') = split xs
in case last' of
    Nothing -> ... -- do something if we don't have a value
    Just x  -> ... -- do something with value x

Answer 2

因为bottom包含非终止，所以函数isUn​​define必须解决暂停问题，因此不能存在。

但请注意，即使它存在，您仍然无法判断元组第二个元素中的未定义值是否通过 split 函数放入其中，或者列表的最后一个元素是否已未定义。

Answer 3

error 函数在评估之前不会执行任何操作，因此您可以执行以下操作：

split [] = ([], error "split: empty list")

last' = snd . split

Answer 4

来自 Haskell 2010 语言报告 >简介 # 值和类型

Haskell 中的错误在语义上等同于 ⊥（“底部”）。从技术上讲，它们与非终止没有区别，因此该语言不包含检测错误或对错误采取行动的机制。

需要明确的是，undefined 旨在成为一种将 ⊥ 插入到程序中的方法，并且考虑到（如 shang 所指出的）undefined 是根据 error 定义的，因此，“没有检测或作用于未定义的机制”。

Answer 5

虽然从语义上讲，Ingo 的答案是正确的，但如果您使用 GHC，有一种方法可以使用几个“不安全”函数，尽管不太完美，就像您传递给它一个包含异常的 IO a 类型的计算一样，它会返回True，有效。不过，这有点作弊:)。

import Control.Exception
import System.IO.Unsafe
import Unsafe.Coerce

isUndefined :: a -> Bool
isUndefined x = unsafePerformIO $ catch ((unsafeCoerce x :: IO ()) >> return False) (const $ return True :: SomeException -> IO Bool)

我知道这很可怕，但它仍然有效。但它不会检测到非终止；）