两次函数调用但只显示一条轨迹

Question

使用 GHC 8.0.2 版以下程序：

import Debug.Trace

f=trace("f was called")$(+1)

main = do
    print $ f 1
    print $ f 2

输出：

f was called
2
3

这是预期的行为吗？如果是，为什么？我希望字符串 f was called 被打印两次，一次在 2 之前，一次在 3.

之前

TIO 上的相同结果：Try it online!

编辑但是这个程序：

import Debug.Trace

f n=trace("f was called:"++show n)$n+1

main = do
    print $ f 1
    print $ f 2

输出：

f was called:1
2
f was called:2
3

Try it online!

我怀疑这些行为与懒惰有关，但我的问题仍然存在：这是预期的行为吗？如果是，为什么？

黑客断言：

The trace function outputs the trace message given as its first argument, before returning the second argument as its result.

我在第一个示例中没有看到它。

编辑 2 基于@amalloy 评论的第三个例子：

import Debug.Trace

f n=trace "f was called"$n+1

main = do
    print $ f 1
    print $ f 2

输出：

f was called
2
f was called
3

Answer 1

您的跟踪在定义 f 时打印，而不是在调用它时打印。如果您希望跟踪作为调用的一部分发生，您应该确保在收到参数之前不会对其进行评估：

f x = trace "f was called" $ x + 1

此外，当我运行你的 TIO 时，我根本看不到痕迹出现。 trace 并不是真正可靠的打印方式，因为它欺骗了构建该语言的 IO 模型。评估顺序中最细微的变化都会扰乱它。当然，对于调试，您可以使用它，但即使是这个简单的示例，也不能保证有多大帮助。

在您的编辑中，您引用了 trace 的文档：

The trace function outputs the trace message given as its first argument, before returning the second argument as its result.

事实上，这正是您程序中发生的事情！当定义f,

trace "f was called" $ (+ 1)

需要评估。首先，打印 "f was called" 。然后，trace 的计算结果为 returns、(+ 1)。这是 trace 表达式的最终值，因此 (+ 1) 就是 f 的定义。 trace 消失了，看到了吗？

Answer 2

确实是懒惰的结果

懒惰意味着仅仅定义一个值并不意味着它会被评估；只有在某些事情需要它时才会发生。如果不需要，则实际生成它的代码不会 "do anything"。如果需要特定值，则代码为运行，但仅在第一次需要；如果有其他引用相同的值并再次使用，这些使用将直接使用第一次产生的值。

您必须记住，函数在任何意义上都是值；适用于普通值的一切也适用于函数。因此，您对 f 的定义只是为一个值编写一个表达式，表达式的求值将被推迟到实际需要 f 的值时，并且由于它需要表达式计算的值（函数）的两倍将被保存并再次使用。

让我们更详细地看一下：

f=trace("f was called")$(+1)

您正在使用一个简单的等式定义一个值 f（不使用任何语法糖来在等式左侧编写参数，或通过多个等式提供案例）。所以我们可以简单地将右侧作为定义值 f 的单个表达式。只是定义它什么都不做，它会一直坐在那里直到你调用：

print $ f 1

现在 print 需要计算它的参数，所以这会强制表达式 f 1。但是我们不能在不先强制 f 的情况下将 f 应用于 1。所以我们需要弄清楚表达式 trace "f was called" $ (+1) 的计算结果是什么函数。所以 trace 实际上被调用，它的不安全 IO 打印和 f was called 出现在终端，然后 trace returns 它的第二个参数：(+1).

所以现在我们知道函数 f 是什么：(+1)。 f 现在将直接引用该函数，如果再次调用 f 则无需评估原始代码 trace("f was called")$(+1)。这就是为什么第二个 print 什么都不做。

这个案例很不一样，尽管它看起来很相似：

f n=trace("f was called:"++show n)$n+1

这里我们是通过在左侧编写参数来使用语法糖来定义函数。让我们将其脱糖为 lambda 表示法，以更清楚地了解绑定到 f 的实际值是什么：

f = \n -> trace ("f was called:" ++ show n) $ n + 1

这里我们直接写了一个函数值，而不是一个可以通过计算得出函数结果的表达式。因此，当 f 在 1 上被调用之前需要求值时，f 的值就是整个函数； trace 调用是 inside 函数，而不是在函数中调用 result 的东西。所以 trace 不是作为评估 f 的一部分调用的，而是作为评估应用程序 f 1 的一部分调用的。如果您保存了结果（比如 let x = f 1），然后多次打印，您只会看到一条痕迹。但是当我们计算 f 2 时，trace 调用仍然存在于函数内部，即 f 的值，因此当再次调用 f 时 trace.

两次函数调用但只显示一条轨迹

Two function calls but only one trace displayed

trace

haskell

ghc