Haskell入門

1. 導入

1.1. 開発環境

2024年1月現在，開発環境のインストールはGHCupを使います（最新の推奨インストール方法はHaskell公式ページを確認してください）．GHCup公式サイトのInstallationページを参考に以下の開発ツール一式をインストールしてください．ただし，ghciとrunghcは，ghcをインストールすると一緒にインストールされます．

ghc コンパイラ．The Glasgow Haskell compilerの略．
- ghci 対話型インタープリタ（REPL）
- runghc インタープリタ．コンパイルせずにHaskellソースコードを実行できる．
stack ビルドツール & パッケージ管理ツール
cabal 旧ビルドツール．インストールするパッケージによってビルドツールが違うため，stackもcabalもどちらもインストールしておいた方が良い．
HLS 言語サーバー（Haskell Language Server）．Editorとコンパイラを繋ぎ開発支援を行う．

GHCup使用の補足

GHCupは~/.ghcup/bin以下にインストールされます．インストール後，このディレクトリにパスを通します．これでghcupをコマンドラインから起動できます．
GHCupで開発ツール一式のダウンロードを終えたら，以下のコマンドを実行して使用するghcのバージョンをセットします．バージョン番号は適宜ダウンロードしたものに合わせてください．
```
$ ghcup set ghc 9.4.8
```
コマンドラインからghc --versionと起動してバージョン番号が表示されればインストール成功です．

1.2. エディタの準備

Haskellの開発をサポートするエディタは色々ありますが，ここではVSCodeを使います．公式ページからダウンロード・インストールしてください．

プログラミング用のエディタのメニューは日本語に設定せず，英語のままで使うことをお勧めします．プログラミングの情報は多くが英語です．英語のメニューに慣れておくと，英語の情報ページやYouTubeの解説動画を参考にするときに苦労しません．また，英語のメニューから対応する日本語には頭の中ですぐに変換できるので，日本語の情報サイトを使う場合も問題になりません．

VSCodeをインストールしたら，左側の縦に並んだアイコンからExtensionsボタンを押して，下の画像の3つのExtensionsをインストールしてください．上の検索フィールドにExtension名を入力すると現れます．

1.3. Hello World

まずはプログラミング言語の学習にお決まりの儀式，"Hello world"を画面に表示させましょう．Haskell学習用にフォルダを作成しVSCodeでそのフォルダを開きます．これがプロジェクトフォルダになります．

プロジェクトフォルダの中にsrc/ch01フォルダを作成し，以下のhello.hsファイルを作成します．初めてVSCodeでHaskellファイルを作成すると，先ほどインストールしたExtensionsが必要な開発ツールをインストールするか聞いてきますので，全てYesと答えます．

-- src/ch01/hello.hs      (1)
main = do                 (2)
    print "Hello World!"  (3)

1	`--`以降はコメントとしてコンパイラから無視されます．
2	プログラムが起動すると最初に`main`関数が実行されます．
3	画面に出力します．

本書では1行目のコメント行にファイル名を記述することにします．このファイルをghcでコンパイルすると実行ファイルが生成されます．VSCodeのTerminalメニューから「New Terminal」を選び，エディタ下部に開かれた「Terminal」タブのシェルプロンプトに以下を入力します．ただし行頭の$記号はシェルプロンプトなので入力しません．シェルの種類によってはプロンプトが%の場合もあります．

$ ghc src/ch01/hello.hs
[1 of 2] Compiling Main             ( src/ch01/hello.hs, src/ch01/hello.o )
[2 of 2] Linking src/ch01/hello
ld: warning: ignoring duplicate libraries: '-lm'

src/ch01ディレクトリに生成されたhelloが実行ファイルです．./src/ch01/helloで起動します．

$ ./src/ch01/hello
"Hello World!"

src/ch01ディレクトリには実行ファイル以外にhello.hiとhello.oファイルも生成されます．これらはコンパイルの過程で作成される中間ファイルです．コンパイル後は削除して構いません．

1.4. ソースコード内のコメント記述

ソースコード内で--を書くと，それ以降行末までコンパイラから無視されます．複数行のコメントは以下のように{-と-}で囲みます．

{-
ここはコメントとして無視されます
複数行のコメントが書けます
-}

main = do  -- これ以降もコメントとして無視されます
    print "Hello World!"

1.5. VSCodeからコードを実行する

ghcをインストールした際に一緒にインストールされるrunghcはインタプリタでコードをコンパイルせずに実行することができます．これをVSCodeから呼び出すことで，現在編集中のソースファイルをコンパイルせずに実行することができます．Section 1.2でインストールしたCode Runner extensionを使います．

先ほどのhello.hsファイルをVSCodeで開くと，右上に三角形のRunボタンが表示されます．これを押すとOUTPUTペインに以下のような実行結果が表示されます．

[Running] runghc "/Users/shito/Documents/git-repositories/books/book-ProgrammingInHaskell-Hutton/src/ch01/hello.hs"
"Hello World!"

[Done] exited with code=0 in 0.224 seconds

ここでもし/bin/shがrunghcを認識しない場合は，~/.profileに~/.ghcup/binへのパスを通す設定を行い，VSCodeを再起動してください．それでもうまくいかない場合は，下記のページを参考に自分の環境に合わせて設定してください．

1.6. 対話型インタプリタ

数学では$x$の関数$f$は$f(x)$と記述しますが，Haskellではf xと書きます．括弧がないのが特徴です．2変数関数$g(x, y)$ならHaskellではg x yと書きます．

Haskellに予め用意されている関数はPreludeと呼ばれるモジュールに入っています．括弧を付けない関数呼び出しに慣れるために，Prelude内の関数をいくつか呼び出してみましょう．ちょっとしたコードを試すには対話型インタープリタを使います．ターミナルでghciを起動して，ghci>プロンプトに以下のコードを入力します．

$ ghci
GHCi, version 9.4.8: https://www.haskell.org/ghc/  :? for help
ghci> take 3 "abcdef"   (1)
"abc"
ghci> drop 3 "abcdef"   (2)
"def"

1	`take`が関数名．`3`と`"abcdef"`が関数に渡される引数．最初の3文字を取り出した結果を返す．
2	`drop`が関数名．`3`と`"abcdef"`が関数に渡される引数．最初の3文字を取り除いた結果を返す．

先ほどのHello Worldのコードで出てきたprint関数もやはり括弧を付けずに呼び出しました．

ghci> print "Hello World!"
"Hello World!"

対話型インタプリタを終了するにはプロンプトに:quitか:qをタイプします．

ghci> :q
Leaving GHCi.

1.7. 本章のまとめ

関数については今後詳しく学びます．今回学んだことをまとめてみましょう．

コンパイラghc，インタプリタrunghc，対話型インタプリタghciを使ってコードを動かしました．
ソースコードにコメントを記す方法を学びました．
VSCodeの編集画面からrunghcを起動してコードを実行させました．
Haskell特有の括弧をつけない関数呼び出しについて学びました．
Preludeというモジュールに標準で使える関数があることを学びました．

1.8. 練習問題

対話型インタプリタの起動方法は？
VSCodeで開いているファイルを実行する方法は？
コンパイラの起動方法は？
ソースコード内にコメントを書く方法を2つ挙げてください．
開発ツール一式のインストールとバージョン管理を行うプログラムの名前は？
Haskellに予め用意されている関数は何というモジュールに入っていますか？