我在Haskell和C中编写了一个简短的Mandelbrot Set生成器，发现C版本比Haskell版本运行 20x 更快。虽然我预计Haskell会变慢，但考虑到我已经使用了未装箱的矢量和刘海来避免过度的篡改，我没想到会超过一个数量级。
分析显示大部分时间花在以下代码的go函数上，这实际上只是一个循环，包含一些比较，乘法和加法。
orbits limit radius a b = go 0 0 0
where
r2 = radius * radius
go !n !x !y
| n == limit = n
| x2 + y2 >= r2 = n
| otherwise = go (n + 1) (x2 - y2 + a) (2 * x * y + b)
where
x2 = x * x
y2 = y * y
在执行过程中，它需要运行C代码 0.9 秒，它需要等效的Haskell代码 18 秒。它们都实现了相同的算法，它们都生成相同的输出（PGM图形文件）。
Haskell源代码在这里：
C代码在这里：
可能导致性能差异的问题是什么？
答案 0 :(得分：11)
ByteString并启用-O3 但首先 - 正如其他人之前所说的那样 - 你不是在比较相同的东西，而你的c代码使用了很多可变性和c的弱类型系统。而且我相信写入文件比haskell等效文件更不安全。您可以使用haskell的类型检查/类型推断。
另请注意，如果没有任何类型签名，您的代码就是多态的 - 即如果您愿意，可以使用与Float或Double，Word8或Int相同的代码这样做。这里有第一个陷阱 - 对于整数，GHC默认为Integer，是一个任意精度整数，相当于＆＃34; bigint＆＃34;，它通常比数量级慢。
因此，添加类型签名会极大地提高速度。
（用于锻炼和学习）我使用未装箱的类型（ub-mandel），打字版本（mandel）和op的无类型版本（ut-mandel）进行了一些比较和实现，以及c版本（c-mandel）。
测量这些程序，你得到以下（在使用Linux的现代笔记本电脑上）
★ time ./c-mandel
./c-mandel 0,46s user 0,00s system 99% cpu 0,467 total
★ time stack exec -- ut-mandel
stack exec -- ut-mandel 9,33s user 0,09s system 99% cpu 9,432 total
★ time stack exec -- mandel
stack exec -- mandel 1,70s user 0,04s system 99% cpu 1,749 total
★ time stack exec -- ub-mandel
stack exec -- ub-mandel 1,25s user 0,08s system 98% cpu 1,343 total
显然，c代码胜过所有实现 - 但只是添加类型签名会使速度提高5.49倍。虽然迁移到未装箱的类型（我不得不承认这是第一次）会带来另外36％的加速（注意：这种加速是以代码的可读性为代价的）。
但是仍然可以改进从String版本到ByteString的转换让我们更进一步。
★ time stack exec -- ub-mandel-bytestring
stack exec -- ub-mandel-bytestring 0,84s user 0,04s system 98% cpu 0,890 total
-O3 Bytestring 注意：所有这些计算都是在没有使用并行计算的情况下完成的，我认为在haskell中可以比在C中更容易完成。但这是我留给别人的任务，或者查看gh: simonmar/parconc-examples获取在gpu上并行运行的版本。
为了完整性＆＃39;为unboxed，bytestring版本：
Main.hs {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
{-# LANGUAGE MagicHash #-}
module Main where
import Control.Monad
import Data.ByteString.Char8 as C
import System.IO (withFile, IOMode(WriteMode), Handle)
import GHC.Prim
import GHC.Exts (Int(..), Double(..))
import qualified Data.Vector.Unboxed as U
import qualified MandelV as MV
savePgm :: Int -> Int -> Int -> U.Vector Int -> String -> IO ()
savePgm w h orbits v filename =
withFile filename WriteMode $ \f -> do
hPutStrLn f "P2"
hPutStrLn f $ C.pack $ show w ++ " " ++ show h
hPutStrLn f (C.pack $ show orbits)
U.imapM_ (elm f) v
where
elm :: Handle -> Int -> Int -> IO ()
elm f ix e =
if rem ix w == 0
then hPutStrLn f $ C.pack $ show e
else hPutStr f $ C.pack $ show e ++ " "
main :: IO ()
main = do
let w = 2560# :: Int#
h = 1600# :: Int#
x1 = -2.0## :: Double#
y1 = -1.5## :: Double#
x2 = 1.0## :: Double#
y2 = 1.5## :: Double#
filename = "test_hs.pgm"
orbits = 63# :: Int#
radius = 2.0## :: Double#
v = MV.mandelbrot orbits radius x1 y1 x2 y2 w h :: U.Vector Int
savePgm (I# w) (I# h) (I# orbits) v filename
MandelV.hs {-# LANGUAGE MagicHash #-}
{-# LANGUAGE BangPatterns #-}
{-# LANGUAGE UnboxedTuples #-}
module MandelV where
import GHC.Prim
import GHC.Exts
import qualified Data.Vector.Unboxed as U
orbits :: Int# -> Double# -> Double# -> Double# -> Int#
orbits limit radius a b =
go 0# 0.0## 0.0##
where
r2 = radius *## radius
go :: Int# -> Double# -> Double# -> Int#
go !n !x !y
| unsafeCoerce# (n ==# limit) = n
| unsafeCoerce# (x2 +## y2 >=## r2) = n
| otherwise = go (n +# 1#) (x2 -## y2 +## a) (2.0## *## x *## y +## b)
where
x2 = x *## x
y2 = y *## y
mandelbrot :: Int# -> Double# -> Double# -> Double# -> Double# -> Double# -> Int# -> Int# -> U.Vector Int
mandelbrot limit radius x1 y1 x2 y2 w h = U.generate (I# (w *# h)) f
where
mx = (x2 -## x1) /## int2Double# (w -# 1#)
my = (y2 -## y1) /## int2Double# (h -# 1#)
f :: Int -> Int
f (I# ix) = I# (orbits limit radius x y)
where (# j,i #) = quotRemInt# ix w
x = mx *## (x1 +## int2Double# i)
y = my *## (y1 +## int2Double# j)
的相关部分
mandel.cabal executable ub-mandel
main-is: Main.hs
other-modules: MandelV
-- other-extensions:
build-depends: base >=4.8 && <4.9
, vector >=0.11 && <0.12
, ghc-prim
, bytestring
hs-source-dirs: unboxed
default-language: Haskell2010
ghc-options: -O3