[Haskell] do 記法の使い方と型

do 記法を用いると、演算子 *> および >>= と同じ計算を分かりやすく書いたり、do 記法の let を用いて変数束縛することが可能です。

参考「[Haskell] モナド 演算子 まとめ - Qiita」

参考「3.14 Do Expressions - 3 Expressions」

1. 使い方

1.1. 基本

y = do
    x

意味

y = x

1.2. 値を破棄して他の値に置き換える

z = do
    x
    y

意味

z = x *> y

1.3. 値に関数を適用する

y = do
    x' <- x
    f x'

意味

y = x >>= f

y = do
    C x' <- x
    f x'

意味

y = x >>= f'
  where
    f' (C x') = f x'
    f' _      = fail "Pattern match failure"

参考「[Haskell] モナドの計算を中断する - Qiita」

参考「fail - Control.Monad」

1.4. 変数束縛する

z = do
    let y = f x
    g y

意味

z = g y
  where
    y = f x

2. 型

do 記法はモナドであればどんな型でも扱うことができますが、1 つの do 記法の中では (let による変数束縛を除いて) 同じモナドしか扱うことができません。

main :: IO ()
main = do
    putStrLn "Foo" :: IO ()
    string :: String <- getLine :: IO String
    putStrLn string :: IO ()

f :: Maybe Int -> Maybe Int
f x = do
    x' :: Int <- x :: Maybe Int
    let y = 23 * x' :: Int
    Just y :: Maybe Int

3. おまけ: String 型の値は連結されない

type String = [Char] よりリストモナドのため、String 型に対して do 記法を使うことができますが、演算子 *> は連結ではないため do 記法を用いても連結されません。

main :: IO ()
main = do

    putStrLn $ do
        "Foo"
        "Bar"
        "Baz"

※上記のコードを GHC で実行すると _ <- "Foo" および _ <- "Bar" と書くように警告が出ます。

実行結果

BazBazBazBazBazBazBazBazBaz

もし String 型の値を連結したければ do 記法は用いず従来の方法で連結します。

main :: IO ()
main = do

    putStrLn
        "Foo\
        \Bar\
        \Baz"

    putStrLn
        $  "Foo"
        ++ "Bar"
        ++ "Baz"

    putStrLn $ concat
        [ "Foo"
        , "Bar"
        , "Baz"
        ]

実行結果

FooBarBaz
FooBarBaz
FooBarBaz

import Data.List (intercalate)

main :: IO ()
main = do

    putStrLn $ unwords
        [ "Foo"
        , "Bar"
        , "Baz"
        ]

    putStrLn $ intercalate ", "
        [ "Foo"
        , "Bar"
        , "Baz"
        ]

    putStrLn $ intercalate "\n"
        [ "Foo"
        , "Bar"
        , "Baz"
        ]

    putStrLn $ unlines
        [ "Foo"
        , "Bar"
        , "Baz"
        ]

実行結果

Foo Bar Baz
Foo, Bar, Baz
Foo
Bar
Baz
Foo
Bar
Baz

※ unlines は intercalate "\n" と異なり末尾でも改行します。