Question

我一直在做一些实验，这是我找到的东西。考虑以下C程序：

int main()
{
   for(int i = 0;
       i < 1000000;
       ++i)
   {}
}

以及以下Haskell程序：

import System.IO

loop :: Int -> IO ()
loop n = if 0 == n then return () else loop (n-1)

main = loop 1000000

以上是C程序time的输出：

real    0m0.003s
user    0m0.000s
sys 0m0.000s

......以及Haskell计划：

real    0m0.028s
user    0m0.027s
sys 0m0.000s

起初我认为gcc检测到一个空循环并对其进行了优化，但在增加迭代次数后，程序的运行时间也增加了。以下是两个程序的time输出，迭代次数设置为10000000：

C版

real    0m0.024s
user    0m0.023s
sys 0m0.000s

Haskell版本

real    0m0.245s
user    0m0.247s
sys 0m0.000s

如您所见，Haskell程序慢了10倍。

问题是：Haskell中for循环的有效替代方法是什么？正如我们刚刚看到的那样，简单的递归会使程序减慢大约10倍（这可能是尾递归优化完成的）。

Answer 1

首先，您要将C代码翻译成这个，

main = go 0
    where
        go :: Int -> IO ()
        go i | i < 1000000 = go (i+1)
             | otherwise   = return ()

哪个ghc优化到空程序。它将最终值移动到寄存器中，与之进行比较，然后返回()：

Main_zdwa_info: 
    cmpq    $1000000, %r14          # imm = 0xF4240
    movl    $1000000, %eax          # imm = 0xF4240
    cmovlq  %rax, %r14
    movq    (%rbp), %rax
    movl    $ghczmprim_GHCziUnit_Z0T_closure+1, %ebx
    jmpq    *%rax  # TAILCALL

运行时：

$ time ./A
./A  0.00s user 0.00s system 88% cpu 0.004 total

不花时间。

但是，一般情况下，GHC会为尾递归函数发出equivalent loops to e.g. GCC。特别是，您需要使用ghc -O2 -fllvm编译数字基准以获得最佳结果。如果您不希望您的程序被优化，那么ghc将很乐意执行您指定的程序，在这种情况下，这将涉及大量冗余工作，这些工作将在更高的优化级别上被删除。

有关分析Haskell程序的低级性能的更多信息，请查看RWH ch25.

Answer 2

对于循环结构，您通常必须使用Worker / Wrapper样式来帮助GHC点优化，而不是在外部函数级别重复。

Grigory Javadyan在评论中说，原版本在-O3处得到优化，我希望这个版本在-O2检测到：

import System.IO

loop :: Int -> IO ()
loop n = go n
  where
    go n | n <= 0 = return ()
    go n          = go (n-1)

main = loop 1000000

Haskell - for循环的有效等价物？

2 个答案: