Haskell Tutorial(24)拋出與自訂 Exception


Haskell 中有非常多種處理錯誤的方式,像是 8 ways to report errors in Haskell 就提出了八種方式,有些還涉及到目前我還沒談到的 Monad,無論如何,這邊先從簡單的開始。

error 與 ioError

自行拋出 Exception 最簡單的方式是使用 error 函式,它的型態是 [Char] -> a,接受一個字串並拋出 SomeException,例如〈Haskell Tutorial(18)認識 Data.List 模組〉中就使用過 error 來自訂 initlast 函式:

init' :: [a] -> [a]
init' [] = error "empty list"
init' (x:[]) = []
init' (x:xs) = x : init' xs

last' :: [a] -> a
last' [] = error "empty list"
last' (x:[]) = x
last' (_:xs) = last' xs

另一個方式是使用 ioError 函式,它的型態是 IOError -> IO a,因此,使用了這個函式的地方必然就不是純綷、無副作用的函式,例如:

init' :: [a] -> IO [a]
init' [] = ioError $ userError "empty list"
init' (x:[]) = return []
init' (x:xs) = do lt <- init' xs
                  return (x : lt)

IOError 實際上是 IOException 的別名,由於沒有導出 IOException 的建構式,若要建立實例,可以使用 userError 函式,它的型態是 String -> IOError,也就是接受一個字串,傳回 IOError(而不是拋出)。

throw 與 throwIO

如果你取得了一個 Exception,可以使用 throw 函式將之拋出,它的型態是 Exception e => e -> a,因此,你可以在純綷的函式中使用 throw 來拋出例外,例如:

import Control.Exception

init' :: [a] -> [a]
init' [] = throw $ userError "empty list"
init' (x:[]) = []
init' (x:xs) = x : init' xs

throw 的兄弟之一是 throwIO,型態是 Exception e => e -> IO a,因此跟 ioError 一樣,使用了這個函式的地方必然就不是純綷、無副作用的函式,不同的是, ioError 只接受 IOError,而 throwIO 可接受任何 Exception。例如:

import Control.Exception

init' :: [a] -> IO [a]
init' [] = throwIO $ SomeException $ userError "empty list"
init' (x:[]) = return []
init' (x:xs) = do lt <- init' xs
                  return (x : lt)

自訂 Exception

你可以自訂 Exception 型態,Exception 實際上是個 Typeclass,宣告為 class (Typeable e, Show e) => Exception e,具有 toException :: e -> SomeExceptionfromException :: SomeException -> Maybe e 兩個行為,可用來自訂 Exception 階層,已經有預設實作,如果想知道如何自訂 Exception 階層,可參考 The Exception type

因為 Exception 宣告時,限定型態必須為 TypeableShow 的實例,因此,自訂 Exception 時,型態也必須衍生自 TypeableShow。例如以下是個自訂 Exception 的實例:

import Data.Typeable
import Control.Exception

data ListException = EmptyListException String deriving (Show, Typeable)

instance Exception ListException

init' :: [a] ->  [a]
init' [] = throw $ EmptyListException "an empty list has no init"
init' (x:[]) = []
init' (x:xs) = x : init' xs

現在,你可以看到自訂的 Exception 了:

自訂 Exception

有了這幾篇介紹 Exception 的基礎,如果想要瞭解更多 Exception 的處理,建議參考 Haskell 官方的 Control.Exception