Haskellの純粋関数とIO

参照透過な計算と外部世界への作用を分け、IO型によって副作用を含む処理を組み立てる考え方。

作成日: 2026-08-03 / 更新日: 2026-08-03

キーワード: pure function / referential transparency / IO / side effect

概要

Haskellでは、同じ入力に対して同じ値を返し、外部の状態を変えない関数と、入出力などの作用を持つ処理を型で分けます。

「副作用を使えない」のではありません。副作用を含む処理をIOという型に表し、純粋な計算との境界を明確にします。

次の関数は、引数だけで結果が決まります。

calculateTax :: Int -> Int
calculateTax price = price * 10 `div` 100

どこで呼び出しても、同じpriceには同じ結果を返します。式をその結果で置き換えてもプログラムの意味が変わらない性質を、参照透過性といいます。

参照透過な処理には、次の利点があります。

標準入力から文字列を読むgetLineの型は、次のようになります。

getLine :: IO String

これは通常のStringではなく、「実行されると文字列を得る入出力処理」です。

main :: IO ()
main = do
  putStrLn "名前を入力してください"
  name <- getLine
  putStrLn ("こんにちは、" ++ name)

<- は、IO処理から得られた結果に名前を付けます。任意のIO aから純粋なaを取り出す一般的な関数はありません。これによって、外部状態に依存する値が純粋な処理へ紛れ込むのを防ぎます。

実用的な設計では、外部とのやり取りを薄い層に寄せ、その内側を純粋な関数として作れます。

formatGreeting :: String -> String
formatGreeting name = "こんにちは、" ++ name

main :: IO ()
main = do
  name <- getLine
  putStrLn (formatGreeting name)

mainは入力と出力を担当し、文言の組み立ては純粋なformatGreetingが担当します。

Webアプリでも、HTTPやDBアクセスの結果を受け取る部分と、バリデーション、料金計算、状態遷移などの判断を分ける考え方に応用できます。

IOを使えば通常のアプリケーションを作れますが、あらゆる関数をIOにすると、Haskellの利点が弱くなります。

次の境界を意識します。

副作用の禁止ではなく、effect management、つまり作用をどこで扱うかの管理が中心です。

ファイルが壊れている、入力値が不正であるといった想定できる失敗は、純粋な計算ではMaybeやEitherで表せます。

一方、実際のファイル読み込み失敗など、IO中に起きる例外はIOの境界で捕捉し、ドメインで扱えるエラーへ変換する方法があります。

エラー処理も「何でも例外」または「何でもEither」に統一するのではなく、失敗がどの層に属するかで分けます。