35、函数式编程中的外部效应与 I/O 处理

函数式编程中的外部效应与 I/O 处理

1. 函数式编程与外部效应概述

函数式编程是一种完整的编程范式，所有能想象到的程序都可以用函数式方式表达，包括那些就地修改数据、与外部世界交互（如读写文件、数据库）的程序。我们将运用所学知识，展示函数式编程如何表达这些具有效应的程序。

1.1 处理外部效应的初步思路

首先，我们会探讨处理外部效应最直接的方法——使用 I/O 单子（I/O Monad）。这是将命令式编程语言嵌入到函数式语言中的简单方式，同样的通用方法也可用于处理局部效应和数据修改。

1.2 本章目标

本章旨在利用已掌握的单子和代数数据类型知识，扩展到处理外部效应，如从数据库读取数据、写入文件等。我们将开发一个名为 IO 的单子，以纯函数式的方式处理这些外部效应。同时，会区分效应（effects）和副作用（side effects），并展示如何使用纯函数计算效应计算的描述，再由单独的解释器执行这些效应，这实际上是在构建一个用于命令式编程的嵌入式领域特定语言（EDSL）。

2. 效应的分解

2.1 示例程序

我们从一个带有副作用的简单程序示例开始：

case class Player(name: String, score: Int)
def contest(p1: Player, p2: Player): Unit =
  if p1.score > p2.score then
    println(s"${p1.name} is the winn