Debugging Haskell中Rand StdGen Monad的跟踪和调试

作为Haskell的新手，我一直在学习UPenn-Haskell课程，解决家庭作业问题。为了便于调试，我使用以下方法启用跟踪：

import Debug.Trace

我的问题是，当启用跟踪时，我不太了解我的一个程序的行为

特别是，我一直在做Haskell课程的最后一个家庭作业，其中要求学生模拟风险游戏（美国流行的棋类游戏），其中两名玩家掷骰子玩游戏

在练习2中，任务要求编写一个函数

battle

，该函数采用

battle

数据类型并返回一元

battle

           battle :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield

模拟单个战斗的结果，其中进攻玩家和防守玩家掷骰子以确定战斗结果

然后在练习3中，我们模拟了一次全面入侵，一轮又一轮的战斗，直到玩家的一支军队耗尽，无法继续

           invade :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield

我写了以下内容：

invade :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
invade bfield = do
  if battleOver bfield then return bfield
    else battleUntilOver $ battle bfield

battleOver :: Battlefield -> Bool
battleOver bfield
  | attackers bfield < 2        = True
  | defenders bfield == 0       = True
  | otherwise                   = False

battleUntilOver :: Rand StdGen Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
battleUntilOver randBfield = do
  bfield <- randBfield
  traceM $ "bfield::" ++ show bfield ++ "::"
  if battleOver bfield then return bfield
    else battleUntilOver $ battle bfield

我不明白的是为什么最后一轮追踪没有打印出来。递归调用函数

battleUntilOver

，直到

battleOver

函数的结果结束递归。因此，我希望

traceM

函数能够打印出来

bfield::Battlefield {attackers = 1, defenders = 5}::

在

battleOver

函数返回True并结束游戏之前。我不明白为什么没有

另外，我注意到在

函数中，如果我替换

if battleOver bfield then return bfield 

与

然后程序不能正常工作，输出错误的结果

*Risk> evalRandIO $ invade Battlefield {attackers=10,defenders=10}
bfield::Battlefield {attackers = 8, defenders = 10}::
bfield::Battlefield {attackers = 7, defenders = 9}::
bfield::Battlefield {attackers = 5, defenders = 9}::
bfield::Battlefield {attackers = 3, defenders = 9}::
Battlefield {attackers = bfield::Battlefield {attackers = 1, defenders = 9}::
3, defenders = 7}

最后一行是我在GHCI中看到的复制，其中跟踪输出穿插在
invain
函数求值的输出中

在这里，程序似乎要结束了，因为在monad中，
battleOver
的计算结果为True，并且

[attackers = 1, defenders = 9]

结束游戏，表明防守队员赢了上一轮，但评估结果似乎是正确的

[attackers = 3, defenders = 7]

一种情况，在这种情况下，攻击者反而赢得了那一轮（并且游戏应该继续）

为什么我必须包装纯值
b字段
，而不是返回原始的一元值
randBfield
？
问题1
我不明白的是为什么最后一轮追踪没有打印出来

你不能“信任”
traceM
。这就是实现：

traceM :: (Monad m) => String -> m ()
traceM string = trace string $ return ()

正如文件所说：

注意，
trace
的应用在monad中不是一个动作，因为
traceIO
在IO monad中

下面是另一个与
traceM
混淆的问题：

import Debug.Trace

f n action = if n > 0
                 then action >> f (n - 1) action
                 else return ()

main = f 4 $ do 
         traceM "traceM"
         traceIO "traceIO"

使用
-O0
编译时的结果：

traceM
traceIO
traceIO
traceIO
traceIO

使用
-O
编译时的结果：

traceM
traceIO
traceM
traceIO
traceM
traceIO
traceM
traceIO

也就是说，我不知道为什么您的代码运行所有
traceM
语句，除了最后一条。您必须研究
Rand StdGen
monad的严格性属性。例如，请参见此示例，其中显示
runIdentity$traceM“test”>>
return（）
根本不打印任何内容，因为
标识在
>=
的第一个参数中不严格。由于您调用了
evalRandIO
，它调用了
evalRandIO
，它调用了
runIdentity
，这可能也与您的问题有关

（请有人更新答案）

问题2
为什么我必须包装纯值
bfield
，而不是返回原始的一元值
randBfield

如果您将
battleUntilOver
的签名更改为乘坐
battle
，可能会更清楚：

invade :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
invade bfield = do
  if battleOver bfield then return bfield
    else battleUntilOver bfield

battleUntilOver :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
battleUntilOver bfield = do
  bfield' <- battle bfield
  traceM $ "bfield::" ++ show bfield' ++ "::"
  if battleOver bfield' then return bfield'
    else battleUntilOver bfield'

入侵：：战场->兰德斯台根战场
侵入bfield=do
如果在战场上作战，则返回战场
要不然，我就去贝菲尔德
battleUntilOver:：Battleway->Rand StdGen Battleway
战场
bfield“Debug.Trace中的函数通常不能提供真正可靠的输出。它们只是一种快速了解“那里到底发生了什么”的方式。但是所显示的内容以及顺序在很大程度上取决于表达式的计算顺序，而且由于这是Haskell，编译器在重新排序等方面有很大的自由度：由于引用透明性，它知道一些转换根本没有任何区别。但是
跟踪
在引用上是不透明的如果您想要任何类型的可靠日志记录，您应该在monad堆栈中插入一个
WriterT
。@leftaroundabout:谢谢。这有助于回答为什么最后一次迭代的调试和跟踪没有出现。然而，我仍然不确定为什么用
替换
如果在战场上战斗，然后返回bfield
，如果在战场上战斗，那么randBfield
会产生不正确的结果。返回的结果，
[攻击者=3，防御者=7]
，不应该结束递归。啊。当然，这应该是不同的。您正在生成两个不同的随机值。“随机性的关键在于，对一个随机操作的两个后续调用不会给出相同的结果，而只是来自一个定义良好的随机分布的不同样本。”Leftabout。知道了。谢谢托米在下面解释得很好。谢谢你们两位
traceM
traceIO
traceM
traceIO
traceM
traceIO
traceM
traceIO

invade :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
invade bfield = do
  if battleOver bfield then return bfield
    else battleUntilOver bfield

battleUntilOver :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
battleUntilOver bfield = do
  bfield' <- battle bfield
  traceM $ "bfield::" ++ show bfield' ++ "::"
  if battleOver bfield' then return bfield'
    else battleUntilOver bfield'

battleUntilOver :: Battlefield -> Rand StdGen Battlefield
battleUntilOver bfield = do
  bfield' <- battle bfield
  traceM $ "bfield::" ++ show bfield' ++ "::"
  if battleOver bfield' then battle bfield   -- Here is the change
    else battleUntilOver bfield'