Haskell 函数参数力评估

Question

我需要从列表中取出最后一个n 元素，使用O(n) 内存所以我写了这段代码

take' :: Int -> [Int] -> [Int]
take' n xs = (helper $! (length $! xs) - n + 1) xs
    where helper skip [] = []
          helper skip (x : xs) = if skip == 0 then xs else (helper $! skip - 1) xs

main = print (take' 10 [1 .. 100000])

此代码占用O(|L|) 内存，其中|L| -- 是给定列表的长度。

但是当我写这段代码时

take' :: Int -> [Int] -> [Int]
take' n xs = helper  (100000 - n + 1) xs
    where helper skip [] = []
          helper skip (x : xs) = if skip == 0 then xs else (helper $! skip - 1) xs


main = print (take' 10 [1 .. 100000])

此代码现在只占用O(n) 内存（唯一的变化是(helper $! (length $! xs) - n + 1) -> helper (100000 - n + 1)）

所以，据我所知，Haskell 出于某种原因在第一次调用 helper 之前不会评估 length xs，因此它会在 skip 中留下一个 thunk，并且 Haskell 必须在每个堆栈帧中保留这个值，而不是进行尾递归。但在第二段代码中，它评估 (100000 - n + 1) 并将纯值赋予 helper。

所以问题是如何在第一次调用助手之前评估列表的长度并仅使用O(n)内存。

Answer 1

other answer 指的是成为一个好的消费者意味着什么。您已经发布了您的函数的两个版本，一个适用于任意长度的列表但不是一个好的消费者，另一个是一个好的消费者但假设一个特定的列表长度。为了完整起见，这是一个很好的消费者函数，适用于任意列表长度：

takeLast n xs = go (drop n xs) xs where
    go (_:xs) (_:ys) = go xs ys
    go _ ys = ys

Answer 2

第二个版本实际上并不只占用 O(n) 内存。不管take' 做什么：你从一个长度为L 的列表开始，它必须存储在某个地方。

它有效占用O(n)个内存的原因是这个列表在这里只被一个“好消费者”使用，即helper。这样的消费者从头到尾解构列表；因为在其他任何地方都不需要对头部的引用，所以垃圾收集器可以立即开始清理那些第一个元素——在列表推导甚至构建列表的其余部分之前！

但是，如果在使用 helper 之前计算该列表的 length，则情况会发生变化。这已经迫使整个列表为 NF'd^†，正如我所说，这不可避免地会占用 O(L) 内存。因为您仍然持有要与helper 一起使用的引用，所以在这种情况下，垃圾收集器不会在整个列表进入内存之前采取任何行动。

所以，它真的与严格的评估无关。事实上，实现目标的唯一方法是使其 less 严格（只需要在任何给定时间评估长度为 n 的子列表）。

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^†_{更准确地说：它强制列表的 spine 为正常形式。元素没有被评估，但它仍然是 O(L)。}