Haskell - 等效于 for 循环？答案

【问题标题】：Haskell - efficient equivalent of for loop?Haskell - 等效于 for 循环？
【发布时间】：2011-08-21 00:39:36
【问题描述】：

我一直在做一些实验，这是我发现的。考虑以下 C 程序：

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

以及下面的 Haskell 程序：

import System.IO

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

main = loop 1000000

这是上述 C 程序的time 的输出：

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

...对于 Haskell 程序：

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

一开始以为gcc检测到空循环并优化出来，但是增加迭代次数后，程序的运行时间也增加了。以下是两个程序的time 的输出，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 循环的有效替代方案是什么？正如我们刚刚看到的，简单递归会使程序减慢大约 10 倍（这可能与尾递归优化有关）。

【问题讨论】：

出于好奇，优化后的c程序生成的汇编代码是否完全去掉了循环？
噗，while 循环。呃。 :P
这个明显的“基准”是一场闹剧，很抱歉。在循环中什么都不做是完全不存在的用例。函数式编程中for 循环的想法确实没有意义。迭代元素以执行计算的方法将根据计算的内容而有很大差异。选择一个真实的用例，你可能会得到一个更好、更现实的答案。
谎言，该死的谎言和基准。
@Grigory Javadyan，假设您使用的是 GHC 编译器，如果您想对程序进行任何操作，您需要打开优化。例如。 ghc -O2 -fllvm 用于以绩效为导向的工作。如果您的目标是观看程序静止不动，请编写一个循环并运行它。

标签： c loops haskell recursion

【解决方案1】：

对于循环构造，您通常必须以 Worker/Wrapper 样式编写以帮助 GHC 发现优化，而不是在外部函数级别重复。

Grigory Javadyan 在评论中说原始版本在 -O3 时得到了优化，我希望这个版本在 -O2 时被检测到：

import System.IO

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

main = loop 1000000

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，您需要将您的 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 针对空程序进行了优化。它将最终值移动到寄存器中，与它进行比较，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

不需要时间。

不过，一般而言，GHC 会发出 equivalent loops to e.g. GCC，用于尾递归函数。特别是，您需要使用ghc -O2 -fllvm 编译您的数字基准以获得最佳结果。如果您不想优化您的程序，那么 ghc 会很乐意准确地执行您指定的程序，在这种情况下，这会涉及大量冗余工作，这些工作将在更高的优化级别上被删除。

有关分析 Haskell 程序低级性能的更多信息，请查看RWH ch25.

【讨论】：

这看起来像是糟糕的代码。有多余的动作。我的意思是，要么完全消除循环，要么保留它。不要保存它的 3 条指令。
main 还是要返回一个 IO()。