优化一个产生过多垃圾的列表函数（不是堆栈溢出）

Question

我有那个 Haskell 函数，这导致我的程序的所有分配超过 50%，导致 GC 占用了我 60% 的运行时间。我使用一个小堆栈 (-K10K) 运行，所以没有堆栈溢出，但我可以让这个函数更快，分配更少吗？

这里的目标是计算矩阵与向量的乘积。例如，我不能使用hmatrix，因为这是使用ad Automatic Differentiation 包的更大功能的一部分，所以我需要使用Num 的列表。在运行时，我想Numeric.AD 模块的使用意味着我的类型必须是Scalar Double。

listMProd :: (Num a) => [a] -> [a] -> [a]
listMProd mdt vdt = go mdt vdt 0
  where
    go [] _  s = [s]
    go ls [] s = s : go ls vdt 0
    go (y:ys) (x:xs) ix = go ys xs (y*x+ix)

基本上，我们循环遍历矩阵，将累加器相乘和相加，直到到达向量的末尾，存储结果，然后再次重新启动向量。我有一个quickcheck 测试，验证我得到的结果与 hmatrix 中的矩阵/向量积相同。

我已经尝试过使用foldl、foldr 等。我尝试过的任何方法都没有使函数更快（并且像foldr 这样的一些东西会导致空间泄漏）。

运行分析告诉我，除了这个函数是花费大部分时间和分配的地方之外，还有大量 Cells 正在创建，Cells 是来自 @987654341 的数据类型@包。

运行一个简单的测试：

import Numeric.AD

main = do
    let m :: [Double] = replicate 400 0.2
        v :: [Double] = replicate 4 0.1
        mycost v m = sum $ listMProd m v 
        mygrads = gradientDescent (mycost (map auto v)) (map auto m)
    print $ mygrads !! 1000

这在我的机器上告诉我 GC 有 47% 的时间都在忙。

有什么想法吗？

Answer 1

一个非常简单的优化是通过其累加器参数使go 函数严格，因为它很小，如果a 是原始的并且总是需要完全评估，则可以取消装箱：

{-# LANGUAGE BangPatterns #-}
listMProd :: (Num a) => [a] -> [a] -> [a]
listMProd mdt vdt = go mdt vdt 0
  where
    go [] _  !s = [s]
    go ls [] !s = s : go ls vdt 0
    go (y:ys) (x:xs) !ix = go ys xs (y*x+ix)

在我的机器上，它提供了 3-4 倍的加速（使用 -O2 编译）。

另一方面，中间列表不应该是严格的，所以它们可以被融合。