Vstup a výstup, zpracování chyb a výjimek
IB016 Seminář z funkcionálního programování
Vladimír Štill, Martin Ukrop
Fakulta informatiky, Masarykova univerzita
Jaro 2018
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 1 / 14
Vstup a výstup: opakování
běžné funkce referenčně transparentní
→ nemohou pracovat se vstupem/výstupem
IO funkce (akce), typový konstruktor IO
getLine :: IO String
putStrLn :: String -> IO ()
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 2 / 14
Vstup a výstup: opakování
běžné funkce referenčně transparentní
→ nemohou pracovat se vstupem/výstupem
IO funkce (akce), typový konstruktor IO
getLine :: IO String
putStrLn :: String -> IO ()
z IO není úniku, funkce volající IO akci nemůže vracet typ bez
konstruktoru IO
hodnoty zabaleny, extrakce v do bloku nebo pomocí
monadického bind operátoru
(>>=) :: Monad m => m a -> (a -> m b) -> m b
IO zajišťuje, že operace budou provedeny sekvenčně a budou
mít odpovídající efekty na svět
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 2 / 14
Práce se soubory
Modul System.IO: multiplatformní práce se soubory
type FilePath = String
základní funkce readFile, writeFile, appendFile
datový typ Handle pro práci s proudy
stdin, stdout, stderr :: Handle
openFile :: FilePath -> IOMode -> IO Handle
hClose :: Handle -> IO ()
hGetContents :: Handle -> IO String
hPutStr :: Handle -> String -> IO ()
withFile ::
FilePath -> IOMode -> (Handle -> IO r) -> IO r
pro automatické uzavření handle po dokončení IO operace
a další, viz Hayoo/dokumentace
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 3 / 14
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformě nezávislé
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 4 / 14
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformě nezávislé
"some_dir" </> "some_file" <.> "ext"
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 4 / 14
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformě nezávislé
"some_dir" </> "some_file" <.> "ext"
isAbsolute "/foo" ∗ True,
isRelative "bar" ∗ True
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 4 / 14
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformě nezávislé
"some_dir" </> "some_file" <.> "ext"
isAbsolute "/foo" ∗ True,
isRelative "bar" ∗ True
takeExtension "a.out" ∗ ".out"
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 4 / 14
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformě nezávislé
"some_dir" </> "some_file" <.> "ext"
isAbsolute "/foo" ∗ True,
isRelative "bar" ∗ True
takeExtension "a.out" ∗ ".out"
a spousta dalších
importujeme System.FilePath, ten podle systému importuje
buď POSIX nebo Windows variantu
výrazně vhodnější než pracovat s cestami ručně
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 4 / 14
Práce s adresářovou strukturou
Modul System.Directory: multiplatformní manipulace s
adresářovou strukturou, kopírování a odstraňování souborů,
základní práce s právy.
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 5 / 14
Práce s adresářovou strukturou
Modul System.Directory: multiplatformní manipulace s
adresářovou strukturou, kopírování a odstraňování souborů,
základní práce s právy.
getCurrentDirectory, listDirectory
doesFileExist "/etc/passwd" ∗ True
doesDirectoryExist "/etc" ∗ True
executable "/usr/bin/ghc" ∗ True
getTemporaryDirectory ∗ "/tmp"
getPermissions, setPermissions (jen základní práva,
POSIX práva v POSIX-specifických modulech)
getFileSize
findFile
. . .
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 5 / 14
Kombinování IO akcí, utility
Modul Control.Monad, funguje nejen pro IO ale pro všechny
monády.
mapM :: (Traversable t, Monad m) => (a -> m b)
-> t a -> m (t b)
filterM :: Applicative m => (a -> m Bool) -> [a]
-> m [a]
obdoba běžných funkcí, volané funkce jsou IO akce
forM: jako mapM, převrácené argumenty
mapM_, forM_ varianty ignorují výsledek
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 6 / 14
Kombinování IO akcí, utility
Modul Control.Monad, funguje nejen pro IO ale pro všechny
monády.
mapM :: (Traversable t, Monad m) => (a -> m b)
-> t a -> m (t b)
filterM :: Applicative m => (a -> m Bool) -> [a]
-> m [a]
obdoba běžných funkcí, volané funkce jsou IO akce
forM: jako mapM, převrácené argumenty
mapM_, forM_ varianty ignorují výsledek
sequence :: (Traversable t, Monad m) => t (m a)
-> m (t a)
spuštění seznamu IO akcí, obdobně sequence_
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 6 / 14
Kombinování IO akcí, utility
Modul Control.Monad, funguje nejen pro IO ale pro všechny
monády.
mapM :: (Traversable t, Monad m) => (a -> m b)
-> t a -> m (t b)
filterM :: Applicative m => (a -> m Bool) -> [a]
-> m [a]
obdoba běžných funkcí, volané funkce jsou IO akce
forM: jako mapM, převrácené argumenty
mapM_, forM_ varianty ignorují výsledek
sequence :: (Traversable t, Monad m) => t (m a)
-> m (t a)
spuštění seznamu IO akcí, obdobně sequence_
void :: Functor f => f a -> f ()
a další, viz dokumentace
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 6 / 14
Kombinování IO akcí, utility
Modul Control.Monad, funguje nejen pro IO ale pro všechny
monády.
mapM :: (Traversable t, Monad m) => (a -> m b)
-> t a -> m (t b)
filterM :: Applicative m => (a -> m Bool) -> [a]
-> m [a]
obdoba běžných funkcí, volané funkce jsou IO akce
forM: jako mapM, převrácené argumenty
mapM_, forM_ varianty ignorují výsledek
sequence :: (Traversable t, Monad m) => t (m a)
-> m (t a)
spuštění seznamu IO akcí, obdobně sequence_
void :: Functor f => f a -> f ()
a další, viz dokumentace
v podstatě umožňuje v IO akcích psát skoro jako v
imperativním jazyce, včetně cyklů
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 6 / 14
Řešení chyb v čistém kódu
Maybe, Either
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 7 / 14
Řešení chyb v čistém kódu
Maybe, Either
využití toho, že obojí jsou fuktor/monády
fmap (+ 2) (lookup "a" [...])
lookup "a" [...] >>= foo
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 7 / 14
Řešení chyb v čistém kódu
Maybe, Either
využití toho, že obojí jsou fuktor/monády
fmap (+ 2) (lookup "a" [...])
lookup "a" [...] >>= foo
maybe :: b -> (a -> b) -> Maybe a -> b,
fromMaybe :: a -> Maybe a -> a
(z Data.Maybe)
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 7 / 14
Řešení chyb v čistém kódu
Maybe, Either
využití toho, že obojí jsou fuktor/monády
fmap (+ 2) (lookup "a" [...])
lookup "a" [...] >>= foo
maybe :: b -> (a -> b) -> Maybe a -> b,
fromMaybe :: a -> Maybe a -> a
(z Data.Maybe)
either :: (a -> c) -> (b -> c) -> Either a b -> c
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 7 / 14
Chyby v IO kódu
věci, kde je selhání běžné: Maybe, Either
findExecutable :: String -> IO (Maybe FilePath)
zabalení v IO komplikuje práci
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 8 / 14
Chyby v IO kódu
věci, kde je selhání běžné: Maybe, Either
findExecutable :: String -> IO (Maybe FilePath)
zabalení v IO komplikuje práci
věci kde je selhání neočekávané/závažná chyba: výjimky
podobně jako v imperativních jazycích (C++, C#, Java)
používáme pro výjimečné případy
pokud nechceme chybu ošetřovat hned jak nastane
o něco komplikovanější než v imperativních jazycích
typicky neočekávaný stav souborového systému, nedostatečná
práva, . . .
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 8 / 14
Výjimky v Haskellu I
lze chytat jen v IO
do funkcionálního paradigmatu se nehodí
Modul Control.Exception
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 9 / 14
Výjimky v Haskellu I
lze chytat jen v IO
do funkcionálního paradigmatu se nehodí
Modul Control.Exception
výjimky je možné zachytávat v závislosti na typu
typová třída Exception, vyžaduje Show
každý typ výjimky je instancí
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 9 / 14
Výjimky v Haskellu I
lze chytat jen v IO
do funkcionálního paradigmatu se nehodí
Modul Control.Exception
výjimky je možné zachytávat v závislosti na typu
typová třída Exception, vyžaduje Show
každý typ výjimky je instancí
při zachytávání třeba aby byl jednoznačně určen typ výjimky
aby se odvodilo, zda má být chycena
často vyžaduje explicitní otypování
SomeException pro libovolnou
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 9 / 14
Výjimky v Haskellu I
lze chytat jen v IO
do funkcionálního paradigmatu se nehodí
Modul Control.Exception
výjimky je možné zachytávat v závislosti na typu
typová třída Exception, vyžaduje Show
každý typ výjimky je instancí
při zachytávání třeba aby byl jednoznačně určen typ výjimky
aby se odvodilo, zda má být chycena
často vyžaduje explicitní otypování
SomeException pro libovolnou
catch :: Exception e => IO a -> (e->IO a) -> IO a
expr `catch` \ex -> print (ex :: IOException) >>
handleIOExc
try :: Exception e => IO a -> IO (Either e a)
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 9 / 14
Výjimky v Haskellu II
správa zdrojů – bracket:
bracket :: IO a            -- ^ ziskani zdroje
            -> (a -> IO b) -- ^ uvolneni zdroje
            -> (a -> IO c) -- ^ operace se zdrojem
            -> IO c
withFile name mode =
      bracket (openFile name mode) hClose
throwIO :: Exception e => e -> IO a
vyhazování výjimek v čistém kódu možné, ale silně nevhodné
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 10 / 14
Výjimky v Haskellu III
interakce mezi výjimkami a leností je problém
>λ= return (4 `div` 0) `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return 0
*** Exception: divide by zero
výjimka nechycena!
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 11 / 14
Výjimky v Haskellu III
interakce mezi výjimkami a leností je problém
>λ= return (4 `div` 0) `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return 0
*** Exception: divide by zero
výjimka nechycena!
return vrací nevyhodnocenou věc, až při vyhodnocení se
vyhodí výjimka
catch dříve než vyhodnocení
pokud výjimku vyhazuje IO funkce, problém typicky není
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 11 / 14
Výjimky v Haskellu IV
při špatné interakci s leností je třeba vynutit vyhodnocení
evaluate :: a -> IO a – vyhodnotí po vnější datový
konstruktor
vrací IO akci, která vyhodí výjimku, pokud vyhodnocení
vyhodilo výjimku
>λ= evaluate (4 `div` 0) `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return 0
divide by zero
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 12 / 14
Výjimky v Haskellu IV
při špatné interakci s leností je třeba vynutit vyhodnocení
evaluate :: a -> IO a – vyhodnotí po vnější datový
konstruktor
vrací IO akci, která vyhodí výjimku, pokud vyhodnocení
vyhodilo výjimku
>λ= evaluate (4 `div` 0) `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return 0
divide by zero
POZOR!
>λ= evaluate [4 `div` 0] `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return []
[*** Exception: divide by zero
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 12 / 14
Výjimky v Haskellu IV
při špatné interakci s leností je třeba vynutit vyhodnocení
evaluate :: a -> IO a – vyhodnotí po vnější datový
konstruktor
vrací IO akci, která vyhodí výjimku, pokud vyhodnocení
vyhodilo výjimku
>λ= evaluate (4 `div` 0) `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return 0
divide by zero
POZOR!
>λ= evaluate [4 `div` 0] `catch` \x -> print (x ::
SomeException) >> return []
[*** Exception: divide by zero
úplné vyhodnocení pomocí Control.DeepSeq.force
(evaluate (force x))
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 12 / 14
Výjimky v Haskellu: příklad
import Control.Exception
import System.Environment
import System.IO
main = handle ioExpHandler $ do
      [from, to] <- getArgs
      withFile from ReadMode $ \hFrom ->
            withFile to WriteMode $ \hTo ->
                  until (hIsEOF hFrom) $ do
                        line <- hGetLine hFrom
                        hPutStrLn hTo line
   where
      ioExpHandler :: IOException -> IO ()
      ioExpHandler e = putStrLn $ "fatal: " ++ show e
      until :: IO Bool -> IO a -> IO ()
      until bool act = bool >>= \x -> case x of
                                    False -> act >> until bool act
                                    True   -> return ()
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 13 / 14
Práce se souborovým systémem: úkol
napište spustitelný program, který pro každou složku předanou na
příkazové řádce zjistí jeji obsah a informuje o něm uživatele:
pro čtení argumentů příkazové řádky použijte funkci getArgs
ze System.Environment
pro složky vypište, kolik položek obsahují
pro soubory vypište jejich velikost a zda jsou spustitelné
symbolické linky můžete považovat za soubory (tedy
ignorovat)
$ ./list dir
dir/c dir: 2 entries
dir/b size: 4
dir/a size: 5
IB016: Cvičení 05 Jaro 2018 14 / 14