如何用无do语法的方式组合Haskell中的IO包裹函数？

你现在有一段用do语法实现的获取用户主目录的IO函数：

getUserHome :: IO String
getUserHome = do
    usr_id <- getRealUserID
    homeDirectory <$> getUserEntryForID usr_id

想换成不用do的简洁写法，用普通函数组合符.不行，试了<$>却碰到类型不匹配错误：

src/Main.hs:49:21: error:
    • Couldn't match type ‘IO UserEntry’ with ‘UserEntry’
      Expected type: UserID -> UserEntry
        Actual type: UserID -> IO UserEntry
    • In the second argument of ‘(<$>)’, namely ‘getUserEntryForID’
      In the first argument of ‘(<$>)’, namely
        ‘homeDirectory <$> getUserEntryForID’
      In the expression:
        homeDirectory <$> getUserEntryForID  <$> getRealUserID -- usr_id

错误原因 #

<$>是Functor的fmap操作，只能把纯函数（输入普通值、输出普通值）映射到IO容器上。但getUserEntryForID返回的是UserID -> IO UserEntry，不是纯函数——它输出的是IO包裹的值。你写的homeDirectory <$> getUserEntryForID得到的是UserID -> IO String，再用<$>去接getRealUserID（IO UserID），相当于把一个返回IO的函数塞进IO容器里，最终会得到IO (IO String)，和你需要的IO String类型完全不匹配，所以报错。

正确的Monad组合写法 #

要处理返回Monad（这里是IO）的函数，得用Monad专属的组合符：

1. 用>>=（绑定操作符）直接替代do逻辑

>>=的作用是把IO包裹的值，传给一个接受普通值、返回IO值的函数，完全对应do里的<-绑定逻辑：

getUserHome :: IO String
getUserHome = getRealUserID >>= \usr_id -> homeDirectory <$> getUserEntryForID usr_id

2. 用=<<（反向绑定）+ 函数组合

=<<是>>=的反向写法，把函数放在前面、IO值放在后面，配合.组合纯函数和IO函数：

getUserHome :: IO String
getUserHome = (homeDirectory <$>) . getUserEntryForID =<< getRealUserID

这里(homeDirectory <$>)把纯函数homeDirectory提升成能处理IO UserEntry的函数，再和getUserEntryForID组合成UserID -> IO String，最后用=<<绑定到getRealUserID的结果上。

3. 用<=<（Kleisli组合子）专门组合Monad函数

<=<是专门用来组合返回Monad的函数的工具，它能把a -> m b和b -> m c的函数组合成a -> m c，刚好适配你的场景：

import Control.Monad ( (<=<) )

getUserHome :: IO String
getUserHome = ((homeDirectory <$>) <=< getUserEntryForID) =<< getRealUserID

或者更简洁的写法：

getUserHome :: IO String
getUserHome = getRealUserID >>= (getUserEntryForID <=< (homeDirectory <$>))

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jakob Sachs