Vstup a výstup, zpracování chyb a výjimek
IB016 Seminář z funkcionálního programování
Adam Matoušek, Henrieta Micheľová
(původní autoři slajdů Vladimír Štill, Martin Ukrop)
Fakulta informatiky, Masarykova univerzita
Jaro 2021
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 1 / 15
Vstup a výstup: opakování
běžné funkce jsou 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 operátoru bind
(>>=) :: 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 08 Jaro 2021 2 / 15
Práce se soubory
Modul System.IO: multiplatformní práce se soubory
type FilePath = String
data IOMode = ReadMode | WriteMode
| AppendMode | ReadWriteMode
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, vizte Hoogle/dokumentaci
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 3 / 15
Utility pro práci s cestami a jmény souborů
Modul System.FilePath: utility pro práci s cestami a jmény
souborů
platformně 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 08 Jaro 2021 4 / 15
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
getTemporaryDirectory * "/tmp"
getPermissions, setPermissions (jen základní práva,
POSIX práva v POSIX-specifických modulech)
executable <$> getPermissions "/bin/ls" * True
getFileSize
findFile
. . .
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 5 / 15
Kombinování akcí IO, 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 akce IO
forM: jako mapM, převrácené argumenty
varianty mapM_, forM_ ignorují výsledek
sequence :: (Traversable t, Monad m) =>
t (m a) -> m (t a)
spuštění seznamu akcí IO, obdobně sequence_
void :: Functor f => f a -> f ()
a další, vizte dokumentaci
v podstatě umožňuje v IO-akcích psát skoro jako
v imperativním jazyce, včetně cyklů
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 6 / 15
Užitečné funkce pro interakci a argumenty příkazové řádky
Modul System.Environment poskytuje funkce pro práci s
argumenty příkazové řádky a proměnnými prostředí.
getArgs :: IO [String]
getProgName :: IO String
getEnvironment :: IO [(String, String)] a další
Při interakci (nejen) s uživatelem
when :: Applicative f => Bool -> f () -> f ()
forever :: Applicative f => f a -> f b
interact :: (String -> String) -> IO ()
Pozor na buffering! Více v dokumentaci.
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 7 / 15
Výjimky
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 8 / 15
Řešení chyb v čistém kódu
Maybe, Either
využití toho, že obojí jsou funktory/monády
fmap (+ 2) (lookup "a" [...])
lookup "a" [...] >>= foo
maybe1 :: b -> (a -> b) -> Maybe a -> b
fromMaybe :: a -> Maybe a -> a
(z Data.Maybe)
either1 :: (a -> c) -> (b -> c) -> Either a b -> c
1
Povšimněte si, že jde o katamorfismuskatamorfismy
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 9 / 15
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 08 Jaro 2021 10 / 15
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 nutné, 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 08 Jaro 2021 11 / 15
Výjimky v Haskellu II
správa zdrojů – bracket:
bracket :: IO a -- ^ získání zdroje
-> (a -> IO b) -- ^ uvolnění 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 je v čistém kódu možné, ale silně
nevhodné
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 12 / 15
Výjimky v Haskellu III
Interakce mezi výjimkami a leností je problém
>λ= pure (4 `div` 0) `catch`
\ex -> print (ex :: SomeException) >> pure 0
*** Exception: divide by zero
výjimka nechycena!
pure vrací nevyhodnocenou věc, až při vyhodnocení se vyhodí
výjimka
catch dříve než vyhodnocení
pokud výjimku vyhazuje IO-funkce, problém typicky není
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 13 / 15
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`
\ex -> print (ex :: SomeException) >> pure 0
divide by zero
POZOR!
>λ= evaluate [4 `div` 0] `catch`
\ex -> print (ex :: SomeException) >> pure []
[*** Exception: divide by zero
úplné vyhodnocení pomocí Control.DeepSeq.force
(evaluate (force x))
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 14 / 15
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 -> pure ()
IB016: Cvičení 08 Jaro 2021 15 / 15