如何在惰性函数式编程语言中实现调试？

我想知道如何使用惰性函数语言实现调试.
你能使用断点,印刷语句和传统技术吗？这甚至是个好主意吗？
我的理解是纯函数式编程不允许副作用,monad除外.
执行顺序也不能保证.
您是否需要为要测试的每个代码段编写一个monad？我想从这个领域更有经验的人那里了解这个问题.

没有什么能阻止你在懒惰评估的功能程序中使用断点.对急于评价不同的是,当该程序将在断点处停止,跟踪将是什么样子.当设置断点的表达式实际上正在减少时(显然),程序将停止.

您已经习惯了使用堆栈跟踪而不是堆栈跟踪,而是通过断点来减少表达式.

小傻的例子.你有这个Haskell程序.

add_two x = 2 + x

times_two x = 2 * x

foo = times_two (add_two 42)

然后在第一行(add_two)上放置一个断点,然后进行评估foo.当程序在断点处停止时,用一种急切的语言,你会期望有像这样的痕迹

add_two
foo

而times_two还没有开始进行评估,但在GHCI调试你

-1  : foo (debug.hs:5:17-26)
-2  : times_two (debug.hs:3:14-18)
-3  : times_two (debug.hs:3:0-18)
-4  : foo (debug.hs:5:6-27)

这是减少的列表,导致减少断点的表达式.请注意,它看起来像times_two"被调用",foo即使它没有明确地这样做.从中可以看出,2 * xin times_two(-2)的评估确实强制(add_two 42)从foo线上评估(-1).从那里你可以像在命令式调试器中那样执行一个步骤(执行下一个减少).

在热切的语言中调试的另一个不同之处是变量可能尚未被评估为thunk.例如,在上面跟踪和检查的步骤-2中x,您会发现它仍然是未评估的thunk(在GHCi中用括号表示).

有关更详细的信息和示例(如何逐步完成跟踪,检查值,......),请参阅GHC手册中的GHCi调试器部分.还有Leksah IDE我尚未使用,因为我是VIM和终端用户,但它根据手册有一个GHCi调试器的图形前端.

您还要求提供印刷声明.只有使用纯函数,这不是那么容易实现,因为print语句必须在IO monad中.所以,你有一个纯粹的功能

foo :: Int -> Int

并且希望添加一个trace语句,print会在IO monad中返回一个动作,因此你必须调整你希望将trace语句放入的函数的签名,以及调用它的函数的签名, ...

这不是一个好主意.所以,你需要一些方法来打破纯度来实现跟踪陈述.在Haskell中,这可以完成unsafePerformIO.有Debug.Trace一个已经有功能的模块

trace :: String -> a -> a

它输出字符串并返回第二个参数.写一个纯函数是不可能的(好吧,如果你打算真正输出字符串,那就是).它unsafePerformIO在引擎盖下使用.您可以将其放入纯函数中以输出跟踪打印.

您是否需要为要测试的每个代码段编写一个monad？

我建议相反,尽可能多地使用尽可能多的函数(我假设你的意思是IO monad用于打印,monad不一定是不纯的).延迟评估允许您非常干净地将IO代码与处理代码分开.

命令式调试技术是否是一个好主意取决于具体情况(像往常一样).我觉得使用QuickCheck/SmallCheck进行测试比命令式语言中的单元测试更有用,所以我首先要走这条路,以避免尽可能多的调试.QuickCheck属性实际上提供了很好的简洁功能规范(命令式语言中的很多测试代码看起来就像是另一个代码blob).

避免大量调试的一个技巧是将函数分解为许多较小的子函数,并尽可能多地测试它们.当来自命令式编程时,这可能有点不寻常,但无论您使用何种语言,这都是一个好习惯.

然后,再次调试!=测试,如果某处出现问题,断点和跟踪可能会帮助你.

我不认为这个话题可以在短时间内处理.请阅读以下链接中提供的论文:

追寻纯功能程序的理论.

Haskell Tracer的出版物.

Haskell调试技术.