Unit testing 是否可以测试Haskell I/O函数的返回值？

Haskell是一种纯函数语言，这意味着Haskell函数没有副作用。I/O是使用表示I/O计算块的单子实现的

是否可以测试Haskell I/O函数的返回值？

假设我们有一个简单的“hello world”程序：

main :: IO ()
main = putStr "Hello world!"

我是否可以创建一个可以运行

main

的测试线束，并检查I/O monad it是否返回正确的“值”？或者单子应该是不透明的计算块这一事实阻止了我这么做吗

注意，我没有尝试比较I/O操作的返回值我想比较I/O函数的返回值—I/O单子本身

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因为在Haskell中，I/O是返回的，而不是执行的，所以我希望检查I/O函数返回的I/O计算块，看看它是否正确。我认为这可以让I/O函数以一种在命令式语言中无法实现的方式进行单元测试，而在命令式语言中，I/O是一种副作用。

我很抱歉地告诉您，您不能这样做

unsafePerformIO

基本上让我们来完成这个。但我强烈希望你不要使用它

Foreign.unsafePerformIO :: IO a -> a

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：/

在IO单子中，您可以测试IO函数的返回值。在IO monad之外测试返回值是不安全的：这意味着可以这样做，但只会有破坏程序的风险。仅供专家使用

值得注意的是，在您展示的示例中，

main

的值具有类型

IO（）

，这意味着“我是一个IO操作，当执行时，执行一些I/O，然后返回类型

（）

”的值。类型

（）

的发音为“unit”，这种类型的值只有两个：空元组（也写为

（）

，发音为“unit”）和“bottom”，这是Haskell对不会终止或出错的计算的称呼

值得指出的是，从IO monad内部测试IO函数的返回值是非常简单和正常的，惯用的方法是使用

do

表示法。

我喜欢一个类似的问题及其注释。基本上，IO通常会产生一些变化，这些变化可能会从外部注意到您的测试需要与该更改是否正确有关（例如，生成了正确的目录结构等）

基本上，这意味着“行为测试”，在复杂的情况下，这可能是一个相当痛苦的问题。这就是为什么您应该将代码中特定于IO的部分保持在最低限度，并将尽可能多的逻辑移到纯（因此非常容易测试）函数的部分原因

同样，您可以使用断言函数：

actual_assert :: String -> Bool -> IO ()
actual_assert _   True  = return ()
actual_assert msg False = error $ "failed assertion: " ++ msg

faux_assert :: String -> Bool -> IO ()
faux_assert _ _ = return ()

assert = if debug_on then actual_assert else faux_assert

（您可能希望在构建脚本之前构建的单独模块中定义

debug_on

。此外，如果不是标准库，Hackage上的软件包很可能会以更精细的形式提供这一点……如果有人知道这样的工具，请编辑此帖子/评论，以便我可以编辑。）

我认为GHC将足够聪明，完全跳过它发现的任何虚假断言，而实际断言肯定会在失败时使您的程序崩溃

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在我看来，这不太可能足够——你仍然需要在复杂的场景中进行行为测试——但我想这有助于检查代码所做的基本假设是否正确。

我这样做的方法是创建我自己的IO monad，其中包含我想要建模的动作。我将运行monadic我想在我的monad中比较计算结果，并比较它们的效果

让我们举一个例子。假设我想对打印内容建模。然后我可以像这样对IO monad建模：

data IO a where
  Return  :: a -> IO a
  Bind    :: IO a -> (a -> IO b) -> IO b
  PutChar :: Char -> IO ()

instance Monad IO where
  return a = Return a
  Return a  >>= f = f a
  Bind m k  >>= f = Bind m (k >=> f)
  PutChar c >>= f = Bind (PutChar c) f

putChar c = PutChar c

runIO :: IO a -> (a,String)
runIO (Return a) = (a,"")
runIO (Bind m f) = (b,s1++s2)
  where (a,s1) = runIO m
        (b,s2) = runIO (f a)
runIO (PutChar c) = ((),[c])

以下是我将如何比较效果：

compareIO :: IO a -> IO b -> Bool
compareIO ioA ioB = outA == outB
  where ioA = runIO ioA ioB

有些事情是这种模型无法处理的。例如，输入是很棘手的。但我希望它能适合您的使用情况。我还应该提到，有更聪明、更有效的方法可以用这种方式对效果进行建模。我选择这种方法是因为我认为它是最容易理解的方法

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关于更多信息，我可以推荐论文《野兽之美：尴尬团队的功能语义学》你可以用它来测试一些一元代码。我已经很久没有读过这篇文章了，所以我不记得它是否适用于IO操作或者它可以应用于什么类型的一元计算。另外，你可能发现很难将你的单元测试表示为QuickCheck属性不过，作为一个非常满意的QuickCheck用户，我会说它比什么都不做或使用

unsafePerformIO

好得多。为什么不呢：

test=main>=\d->return$\u test\u value\ud

？因此，在我的测试代码中不能使用unsafePerformIO，但在我的生产代码中不能使用unsafePerformIO来编程测试IO？@ctford：我真正建议的是让您的测试代码在IO monad中工作。monad不一定是“不透明”的计算块。例如，列表和可能的monad都有应用程序可见的行为-IO monad是唯一一个（我知道的）专门设计用于将程序逻辑与其某些行为隔离开来。Control.Monad.ST也相当不透明。我对计算理论方面的东西不太在行。但这不等于停止问题吗？我的意思是，你会有一个返回程序的函数（IO操作）我想写另一个程序来静态分析它的正确性。这是描述问题的有效方法吗？这是可判定的吗？我希望测试IO操作本身是正确的，而不是操作返回的结果（正如你正确指出的，在这种情况下，它什么都不是）。我希望区分