Haskell 講習会を開催しました(3)

Posted on December 3, 2017 by @naca_nyan

Haskell講習会でちょっとだけ触れた型クラスとIOモナドについて書きます。

型クラス

Haskellは多相型(polymorphic type)をサポートしていますが、型クラスを使うと多相性を制御することができます。 Haskellの文脈では、フルに多相性を使う方を単に polymorphism といい1、型クラスの方はAd-hoc polymorphismといったりします。

Int型の値を取り出せそうな型という型クラスを作ります。

class Integerable a where
  toInt : a -> Int

IntはそのものがIntなのでIntegerableです。

instance Integerable Int where
  toInt = id

BoolTrueが1でFalseが0と捉えることで自然にIntにできます。

instance Integerable Bool where
  toInt True  = 1
  toInt False = 0

Maybe aも同じようにIntっぽくできます。

instance Integerable (Maybe a) where
  toInt (Just _) = 1
  toInt Nothing  = 0

Integerableな値を、Intにして足し算する関数を書いてみます。

add :: (Integerable a, Integerable b) => a -> b -> Int
add x y = (toInt x) + (toInt y)

(Integerable a, Integerable b) => という部分を 型制約 といい、型変数 a, bIntegerable のインスタンスであることを要請しています。 これによって a 型の xb 型の y に対して関数 toInt が使えることが保証されます。

IOモナドを分解する

IOモナドを素手で触ってみた という記事を見ながらIOモナドを分解して遊びました。

Haskellには RealWorld という型があり、理論的にはこれに実世界すべてのものが入っていることになっています。ここではそれだと考えにくいので、 RealWorld はstdout(標準出力)だと思います2

IOの実態は次のようなものです(これは実際のHaskellコードではなく理解のための不正確なものです)。

type IO a = RealWold -> (RealWorld, a)

例えば、 IO Int 型ならば、その実態は RealWorld -> (RealWorld, Int) なので、 RealWorld 型の値を受け取って、別の RealWorld 型の値と Int を返す関数のことなのです。 もう少し具体的に、 putStr "hoge" :: IO () という関数を考えると、これは RealWorld 型の値を受取り、その中の標準出力に文字列 hoge を追加した RealWorld と、意味のない値 () を返します。IO () は実質 RealWorld -> RealWorld なので、現実世界の変更にしか興味がないということです。

実際にGHCi上で上に述べたような関数を取り出してみます。

$ ghci
> :set -XUnboxedTuples
> import GHC.Base
> let f = unIO $ putStr "hoge"
> :type f
f :: State# RealWorld -> (# State# RealWorld, () #)

なんかよくわからない#がいっぱいありますが、実質 RealWorld -> RealWorld な関数 f が取り出せました。やった〜


  1. 明示的にこっちを指したいときは parametric polymorphismと言います。

  2. 実際には他にも標準入力や日時の情報、ファイルなども入っています。