Haskell数据类型的内存占用量

Question

如何在Haskell（主要使用GHC）中找到存储某些数据类型值所需的实际内存量？是否可以在运行时对其进行评估（例如在GHCi中），还是可以从其组件中估算复合数据类型的内存需求？

通常，如果已知类型a和b的内存要求，那么代数数据类型的内存开销是多少，如：

data Uno = Uno a
data Due = Due a b

例如，这些值占用的内存中有多少字节？

1 :: Int8
1 :: Integer
2^100 :: Integer
\x -> x + 1
(1 :: Int8, 2 :: Int8)
[1] :: [Int8]
Just (1 :: Int8)
Nothing

据我所知，由于垃圾收集延迟，实际内存分配较高。由于惰性评估，它可能会有很大的不同（并且thunk大小与值的大小无关）。问题是，给定数据类型，在完全评估时它的值会占用多少内存？

我发现GHCi中有一个:set +s选项来查看内存统计信息，但目前尚不清楚如何估算单个值的内存占用量。

Answer 1

（以下内容适用于GHC，其他编译器可能使用不同的存储约定）

经验法则：构造函数为标题花费一个单词，为每个字段花费一个单词。例外：没有字段的构造函数（如Nothing或True）不占用空间，因为GHC创建了这些构造函数的单个实例并在所有用途中共享它。

一个字在32位机器上是4个字节，在64位机器上是8个字节。

所以，例如

data Uno = Uno a
data Due = Due a b

Uno需要2个字，Due需要3个。

Int类型定义为

data Int = I# Int#

现在，Int#只占一个字，因此Int总共需要2个字。大多数未装箱的类型只占一个字，例外是Int64#，Word64#和Double#（在32位机器上），取2。GHC实际上有一个小值类型的缓存Int和Char，因此在很多情况下，它们根本不占用堆空间。 String只需要列表单元格的空间，除非您使用Char s＆gt; 255。

Int8与Int具有相同的表示形式。 Integer的定义如下：

data Integer
  = S# Int#                            -- small integers
  | J# Int# ByteArray#                 -- large integers

所以一个小的Integer（S#）需要2个单词，但是一个大整数会根据其值获取可变的空间量。 ByteArray#需要2个单词（标题+大小）加上数组本身的空格。

请注意使用newtype定义的构造函数是免费的。 newtype纯粹是一个编译时的想法，它不占用空间，并且在运行时不需要任何指令。

The Layout of Heap Objects in the GHC Commentary中的更多详情。

Answer 2

ghc-datasize包提供recursiveSize函数来计算GHC对象的大小。然而...

  

在计算大小之前执行垃圾收集，   因为垃圾收集器会使堆散步变得困难。

...所以经常这样做是不切实际的！

另见How to find out GHC's memory representations of data types?和How can I determine size of a type in Haskell?。