第一章 Haskell簡介

關(guān)于這個(gè)教程

歡迎來到 haskell 趣學(xué)指南！閱讀此文表明你正要學(xué) haskell。很好，來對地方了，先容我簡單介紹一下這個(gè)教程。

編寫這個(gè)教程,一方面是為了鞏固我自己對 haskell 的理解，另一方面也是希望能夠分享我的經(jīng)驗(yàn)，給初學(xué)者提供一定幫助。網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有無數(shù) Haskell 的教學(xué)文檔，在我學(xué)習(xí)的時(shí)候就曾參閱過許多教程與文章，它們講解問題的思路各不相同，綜合的閱讀使得我最終能夠整理起知識的碎片并正確地理解。所以說，編寫這個(gè)教程也是創(chuàng)造另一個(gè)學(xué)習(xí)資源的嘗試，給讀者增加一個(gè)選擇的余地。

本教程主要是面向已經(jīng)有命令式編程經(jīng)驗(yàn)(C, C++, Java, Python …) 、卻未曾接觸過函數(shù)式編程 (Haskell, ML, OCaml …)的讀者。還沒有編程基礎(chǔ)？沒關(guān)系，像你這樣的聰明小伙一定能夠?qū)W會 haskell！

若在學(xué)習(xí)中遇到什么地方不明白，freenode IRC 上的 #Haskell 頻道是提問的絕佳去處。那兒的人們友善，耐心且照顧新人。

在我掌握 haskell 之前的學(xué)習(xí)曾經(jīng)失敗過兩次，它看起來太不可思議，難以理解。不過隨后突然靈光一閃，馬上就開竅了，往后的學(xué)習(xí)也就變得游刃有余。我想說的就是：haskell 很棒，如果你喜歡編程，那就得好好學(xué)學(xué)--盡管在咋一看它可能會顯得很別扭--它迫使你換個(gè)腦筋思考，很有趣！

那么，haskell 是什么？

haskell 是一門純函數(shù)式編程語言。在命令式語言中執(zhí)行操作需要給電腦安排一組命令，隨著命令的執(zhí)行，狀態(tài)就會隨之發(fā)生改變。例如你給變量 a 賦值為 5，而隨后做了其它一些事情之后 a 就可能變成的其它值。有控制流程，你就可以重復(fù)執(zhí)行操作。然而在函數(shù)式編程語言中，你不是像命令式語言那樣命令電腦“要做什么”，而是通過用函數(shù)來描述出問題“是什么”，如“階乘是指從1到某數(shù)間所有數(shù)字的乘積”。變量一旦賦值，就不可以更改了，你已經(jīng)說了 a 就是 5，就不能再另說 a 是別的什么數(shù)。做人不能食言，對不？所以說，函數(shù)式編程語言中的函數(shù)能做的唯一事情就是求值，因而沒有副作用。一開始會覺得這很受限，不過好處也正源于此：若以同樣的參數(shù)調(diào)用同一函數(shù)兩次，得到的結(jié)果總是相同。這被稱作“引用透明”。如此一來編譯器就可以理解程序的行為，你也很容易就能驗(yàn)證一個(gè)函數(shù)的正確性，繼而可以將一些簡單的函數(shù)組合成更復(fù)雜的函數(shù)。

haskell 是惰性的。也就是說若非特殊指明，函數(shù)在真正需要結(jié)果以前不會被求值。再加上引用透明，你就可以把程序僅看作是數(shù)據(jù)的一系列變形。如此一來就有了很多有趣的特性，如無限長度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。假設(shè)你有一個(gè) List:xs = [1,2,3,4,5,6,7,8]，還有一個(gè)函數(shù)doubleMe，它可以將一個(gè)List中的所有元素都乘以二，返回一個(gè)新的List。若是在命令式語言中，把一個(gè) List 乘以 8，執(zhí)行doubleMe(doubleMe(doubleMe(xs)))，得遍歷三遍 xs 才會得到結(jié)果。而在惰性語言中，調(diào)用 doubleMe 時(shí)并不會立即求值，它會說“嗯嗯，待會兒再做！”。不過一旦要看結(jié)果，第一個(gè) doubleMe 就會對第二個(gè)說“給我結(jié)果，快！”第二個(gè) doubleMe 就會把同樣的話傳給第三個(gè) doubleMe，第三個(gè)doubleMe只能將 1 乘以 2 得 2 后交給第二個(gè)，第二個(gè)再乘以 2 得 4 交給第一個(gè)，最終得到第一個(gè)元素 8。也就是說，這一切只需要遍歷一次list即可，而且僅在你真正需要結(jié)果時(shí)才會執(zhí)行。惰性語言中的計(jì)算只是一組初始數(shù)據(jù)和變換公式。

haskell 是靜態(tài)類型的。當(dāng)你編譯程序時(shí)，編譯器需要明確哪個(gè)是數(shù)字，哪個(gè)是字符串。這就意味著很大一部分錯(cuò)誤都可以在編譯時(shí)被發(fā)現(xiàn)，若試圖將一個(gè)數(shù)字和字符串相加，編譯器就會報(bào)錯(cuò)。haskell 擁有一套強(qiáng)大的類型系統(tǒng)，支持自動類型推導(dǎo)。這一來你就不需要在每段代碼上都標(biāo)明它的類型，像計(jì)算 a=5+4，你就不需另告訴編譯器“a 是一個(gè)數(shù)值”，它可以自己推導(dǎo)出來。類型推導(dǎo)可以讓你的程序更加簡練。假設(shè)有個(gè)二元函數(shù)是將兩個(gè)數(shù)值相加，你就無需聲明其類型，這個(gè)函數(shù)可以對一切可以相加的值進(jìn)行計(jì)算。

haskell 采納了很多高級概念，因而它的代碼優(yōu)雅且簡練。與同層次的命令式語言相比，haskell 的代碼往往會更短，更短就意味著更容易理解，bug 也就更少。

haskell 的研發(fā)工作始于 1987 年，當(dāng)時(shí)是一個(gè)學(xué)會的精英分子（很多 PhD 哦）聚到一塊兒，商量著要設(shè)計(jì)一門牛 X 的語言。03 年，《 Haskell Report 》發(fā)布，標(biāo)志著穩(wěn)定版本的最終確定。

你需要...

一個(gè)編輯器和一個(gè)編譯器。你可能已經(jīng)安裝了最喜歡的編輯器，在此不加贅述。如今最常用的 haskell 編譯器是 GHC 和 hugs，在本教程中我們將使用 ghc。安裝的細(xì)節(jié)就不消多說了，在 windows 下只要下載一個(gè) installer 然后一路next最后重啟一下（貌似不需要重啟，譯者注）即可；在基于 debain 的 linux 系統(tǒng)下一個(gè)

apt-get install ghc6 libghc6-mtl-dev

看著玩就是了；我沒 mac 電腦，不過聽說你如果安裝了 macPort，就可以通過

sudo port install ghc

來獲得 ghc。嗯，應(yīng)該可以用那古怪的單鍵鼠標(biāo)搞 haskell 吧，我拿不準(zhǔn)。

GHC 既可以解釋執(zhí)行 haskell 腳本（通常是以 .hs 作為后綴），也可以編譯。它還有個(gè)交互模式，你可以在里面調(diào)用腳本里定義的函數(shù)，即時(shí)得到結(jié)果。 對于學(xué)習(xí)而言，這可比每次修改都編譯執(zhí)行要方便的多。想進(jìn)入交互模式，只要打開控制臺輸入 ghci 即可。假設(shè)你在 myfunctions.hs 里定義了一些函數(shù)，在 ghci 中輸入:l myfunctions.hs}載后就可以調(diào)用了。一旦修改了這個(gè) .hs 文件的內(nèi)容，再次執(zhí)行:l myfunctions.hs或者與之等價(jià)的 :r，都可以重新裝載該文件。我本人通常就是在 .hs 文件中定義幾個(gè)函數(shù)，再到 ghci ，調(diào)試，再修改再裝載。這也正是我們往后的基本流程。