Hello, Haskell

函數式程式設計（Functional programming）已經歷經時代的考驗，這年頭做為一個開發者，或多或少都有聽過函數式程式設計這個名詞，不少語言或程式庫中，已經出現函數式程式設計的基礎元素。

融入函數式的一些主流語言，本身通常是命令式（Imperative），而不是以函數式為主要典範，為了讓函數式元素在其本身中不至於過於突兀，這類元素多多少少都有經過一些調整；基於這類語言且具有函數式風格的程式庫，在函數式的相關概念或實現上，也都會有不少的調整。

這類調整是必要的，這也是函數式程式設計得以逐漸為開發者接受的主因之一，經過調整之後，才使得讓這類元素得以成為開發者使用的選項之一。

然而，也正因為經過調整，在試圖從這類語言中探討函數式概念時，總有種朦朦朧朧看不清楚真貌的感覺，那麼，來學習一門純函數式語言如何？這就成了我想撰寫 Haskell Tutorial 一開始的動機。

實際上，已經有不少 Haskell 的好書，像是《Learn You a Haskell for Great Good!》，線上觀看是免費的，如果想購買電子書或實體書也行，中文翻譯為《Haskell 趣學指南》；其他書籍像是《Real World Haskell》也有線上版、電子書、實體書的選擇。

安裝 GHC

那麼，就不閒話了，來看看如何用 Haskell 寫個「哈囉！世界！」吧！首先要有 Haskell 編譯器，這邊使用的是 GHC（Glasgow Haskell Compiler），撰寫這份文件使用的是 9.2.1 的 Windows 版本。

下載後解壓縮，在 PATH 中增加 bin 目錄的路徑，就可以直接使用了，你可以先進入 ghci 環境，這是 Haskell 的 REPL（read–eval–print loop）環境，先來幾個簡單的指令：

>ghci
GHCi, version 9.2.1: https://www.haskell.org/ghc/  :? for help
ghci> 1 + 2
3
ghci> 10 / 3
3.3333333333333335
ghci>  5 + "10"

<interactive>:3:4: error:
    ‧ No instance for (Num String) arising from a use of ‘+’
    ‧ In the expression: 5 + "10"
      In an equation for ‘it’: it = 5 + "10"
ghci> :q
Leaving GHCi.

>

在這邊基本上可以看到，Haskell 是強型別語言，數值 5 不能與字串 “10” 直接進行運算。要離開 GHCI，可以輸入 :q 或按下 Ctrl+D。實際上，在 GHCI 環境中時，你可以輸入 :? 來取得許多環境中可使用的指令說明，讓我們再度進入 GHCI：

>ghci
GHCi, version 9.2.1: https://www.haskell.org/ghc/  :? for help
ghci> :?
 Commands available from the prompt:

   <statement>                 evaluate/run <statement>
   :                           repeat last command
   :{\n ..lines.. \n:}\n       multiline command
   :add [*]<module> ...        add module(s) to the current target set
   :browse[!] [[*]<mod>]       display the names defined by module <mod>
                               (!: more details; *: all top-level names)
   :cd <dir>                   change directory to <dir>
   :cmd <expr>                 run the commands returned by <expr>::IO String
   :complete <dom> [<rng>] <s> list completions for partial input string
   :ctags[!] [<file>]          create tags file <file> for Vi (default: "tags")
                               (!: use regex instead of line number)
   :def[!] <cmd> <expr>        define command :<cmd> (later defined command has
                               precedence, ::<cmd> is always a builtin command)
                               (!: redefine an existing command name)
   :doc <name>                 display docs for the given name (experimental)
   :edit <file>                edit file
   :edit                       edit last module
   :etags [<file>]             create tags file <file> for Emacs (default: "TAGS")
   :help, :?                   display this list of commands
   :info[!] [<name> ...]       display information about the given names
                               (!: do not filter instances)
   :instances <type>           display the class instances available for <type>
   :issafe [<mod>]             display safe haskell information of module <mod>
   :kind[!] <type>             show the kind of <type>
                               (!: also print the normalised type)
   :load[!] [*]<module> ...    load module(s) and their dependents
                               (!: defer type errors)
   :main [<arguments> ...]     run the main function with the given arguments
   :module [+/-] [*]<mod> ...  set the context for expression evaluation

    ...略
ghci>

來試著用 :set prompt 改一下 GHCI 中的提示文字：

ghci> :set prompt haskell>
haskell> 1 + 1
2
haskell> :q
Leaving GHCi.

>

哈囉！世界！

一般來說，不少文件或書籍在介紹 Haskell 相關元素時，會有不少篇幅是使用 GHCI 來介紹的，因為這樣可以不用一開始接觸那麼多觀念，而且可以專心地探討純函數式的世界，不過，我還是想先寫個原始碼、編譯、執行介紹，以便在一開始就能稍微瞭解這個流程。

那麼，該是來寫個「哈囉！世界！」的時候了，使用你慣用的編輯器，寫個 hello.hs：

main = putStrLn "哈囉！世界！"

原始碼記得用 UTF-8，如果你要使用中文，這是最簡單的方式。Haskell 的程式進入點是 main 函式，putStrLn 會輸出指定文字之後換行，至於那個 =，在 Haskell 中，每個函式都必須有傳回值，= 表示putStrLn 的傳回值（IO ()，現在不用太去管它）會指定給 main 作為其傳回值。

在存檔之後，使用 ghc 進行編譯：

>ghc hello.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( hello.hs, hello.o )
Linking hello.exe ...

>hello
哈囉！世界！

可以看到，編譯成功之後，會產生兩個檔案，.hi 是介面檔（interface file），包括了 hello 揭露（export）的函式訊息，.o 是目的碼（object code），Windows 版本的 ghc，最後建立的可執行檔為 .exe，執行之後，就可以看到「哈囉！世界！」。

互動版「哈囉！世界！」

還沒結束，通常我的第一個「哈囉！世界！」不會那麼簡單，至少要有個能與使用者互動的過程，那麼以下是第二個版本的「哈囉！世界！」：

請輸入你的名稱：

main = do
    putStrLn "請輸入你的名稱："
    name <- getLine
    putStrLn ("哈囉！" ++ name ++ "！")

寫個能顯示中文、有基本互動的「哈囉！世界！」，會比在那比哪個程式語言的「哈囉！世界！」可以最短來得有意義，通常可以稍微揭露一門語言背後的複雜度。像是在這邊，就看到了幾個之後都還會詳加探討的元素。

先探討幾個簡單的元素，第一是縮排，Haskell 對縮排有嚴格的要求，同一層次的程式碼必須擁有相同縮排，這點與 Python 類似，但稍微寬鬆一些，例如，以下也是可以的：

main = do putStrLn "請輸入你的名稱："
          name <- getLine
          putStrLn ("哈囉！" ++ name ++ "！")

因為 do 包括的區塊是位於同一層縮排，但以下就不行：

main = do putStrLn "請輸入你的名稱："
    name <- getLine
    putStrLn ("哈囉！" ++ name ++ "！")

編譯時會看到以下錯誤訊息，告訴你 do 區塊是有問題的：

>ghc hello.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( hello.hs, hello.o )

hello.hs:1:8: error:
    Unexpected do block in function application:
        do putStrLn "請輸入你的名稱："
    You could write it with parentheses
    Or perhaps you meant to enable BlockArguments?
  |
1 | main = do putStrLn "請輸入你的名稱："
  |        ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

hello.hs:2:10: error:
    parse error on input ‘<-’
    Perhaps this statement should be within a 'do' block?
  |
2 |     name <- getLine
  |          ^^

接著可以看到 ++，這可以用來串接字串，++ 實際上是個函式，函式在 Haskell 是無所不在的，像 +、-、*、/ 運算都是函式。

在編譯與執行之後，你會看到以下結果：

>hello
請輸入你的名稱：
Justin
哈囉！Justin！

嗯？提示輸入名稱可以不換行嗎？可以是可以，可以將 putStrLn 改為 putStr 就不會換行了：

main = do
  putStr "請輸入你的名稱："
  name <- getLine
  putStrLn ("哈囉！" ++ name ++ "！")

不過編譯後執行時反而更怪了：

>hello
Justin
請輸入你的名稱：哈囉！Justin！

提示文字怎麼會在輸入之後才出來，預設情況下，輸出會被緩衝，直到遇到換行符號，或者是緩衝區滿了才會輸出，你可以直接出清（flush）緩衝區：

import System.IO

main = do putStr "請輸入你的名稱："
          hFlush stdout
          name <- getLine
          putStrLn ("哈囉！" ++ name ++ "！")

hFlush 位於 System.IO 模組，在這邊使用 import 將之匯入，這樣一來就順眼多了：

>hello
請輸入你的名稱：Justin
哈囉！Justin！

Hello, Haskell

安裝 GHC

哈囉！世界！

互動版「哈囉！世界！」

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