【问题标题】：Mutable data across the FFI and laziness跨 FFI 和惰性的可变数据
【发布时间】：2015-10-29 15:47:09
【问题描述】：

简介

我正在用 inline-c 包装一个 C 数值库；一些函数可以通过回调传递给步骤例程，考虑 ODE 的优化或时间集成。

特别是在原生 C 语言中，回调可以对连续数组进行操作，通过指针修改它们，并将它们返回到一些不透明（分布式）数据结构。

所以这是一个可变数据问题，我想在 Haskell 方面表示它：据我了解，在回调中我们应该冻结数组，例如处理它作为Data.Vector.Storable.Vector 或repa，解冻结果，获取外部指针并将其传回。

内部结构：newtype Vec = Vec (Ptr Vec) deriving Storable 和 inline-c 上下文中的关联条目表示指向不透明 C 数据结构的指针的类型，vecGetArray/vecRestoreArray 生成/请求指向连续内存的相同指针并分别请求/生成Vec。

问：

我注意到，虽然返回的Vector 是正确的，但当我使用结果时，修改了Vec（“副作用”），从这个函数返回后，它没有被修改。 GHC 不会重新计算它（懒惰？）。我如何让它重新计算它？ Haskell 中有什么惯用的方式来处理跨 FFI 的可变数据？

* 已修复 *

查看答案

谢谢！

import qualified Data.Vector.Storable as V
import qualified Data.Vector.Storable.Mutable as VM

withVecGetVectorM ::
   Vec ->                                               
   (V.Vector PetscScalar_ -> IO (V.Vector PetscScalar_)) ->   
   IO (V.Vector PetscScalar_)                           
 withVecGetVectorM v f = do 
   p <- vecGetArrayPtr v
   pf <- newForeignPtr_ p
   vImm <- V.freeze (VM.unsafeFromForeignPtr0 pf len)
   vImmOut <- f vImm        
   vMutOut <- V.thaw vImmOut
   let (fpOut, _, _) = VM.unsafeToForeignPtr vMutOut
       pOut = unsafeForeignPtrToPtr fpOut
   vecRestoreArrayPtr v pOut
   return vImmOut
where len = vecSize v

Vec.hs：

vecGetArrayPtr :: Vec -> IO (Ptr PetscScalar_)
vecGetArrayPtr v = chk1 (vecGetArrayPtr' v)

vecRestoreArrayPtr :: Vec -> Ptr PetscScalar_ -> IO ()
vecRestoreArrayPtr v ar = chk0 (vecRestoreArrayPtr' v ar)

InlineC.hs

-- PETSC_EXTERN PetscErrorCode VecGetArray(Vec,PetscScalar**);
vecGetArrayPtr' :: Vec -> IO (Ptr PetscScalar_, CInt)
vecGetArrayPtr' v = withPtr $ \p -> vga v p where
  vga v p = [C.exp|int{VecGetArray($(Vec v), $(PetscScalar** p))}|]


-- PETSC_EXTERN PetscErrorCode VecRestoreArray(Vec,PetscScalar**);
vecRestoreArrayPtr' :: Vec -> Ptr PetscScalar_ -> IO CInt
vecRestoreArrayPtr' v c = with c $ \pc -> vra v pc
  where
    vra w pc = [C.exp|int{VecRestoreArray($(Vec w), $(PetscScalar** pc))}|]

此外，IIUC 的代码制作了 2 个额外的向量副本，一份在冻结时，一份在解冻时。，但我怀疑它效率低下。有人可以提出改进或简化的建议吗？

【问题讨论】：

Vec 类型中的指针似乎已被vecRestoreArrayPtr 更新。错误可能在此函数中，因此您也应该包含它。
谢谢 user2407038 ，已编辑
另外，您可以通过将thaw 替换为unsafeThaw 来删除副本，这不会生成副本。我认为这应该是安全的，因为无论如何你都会用计算结果覆盖你的Vec。但是，如果发生异常，您可能会处于不一致的状态 - 最好还是复制它。

标签： haskell vector ffi mutable numerical-computing

【解决方案1】：

固定：

我犯了一个小错误。要处理哪些指针；这是解决方法。这个函数的签名与 buggy 的签名相同，这表明我必须有一种类型化的方式来表示我们正在修改哪个指针。如果有人对此有任何建议，请随时与我们联系。

vecRestoreVector :: Vec -> V.Vector PetscScalar_ -> IO ()
vecRestoreVector v w = do
  p <- vecGetArrayPtr v
  pf <- newForeignPtr_ p
  V.copy (VM.unsafeFromForeignPtr0 pf len) w
  vecRestoreArrayPtr v p
    where
     len = vecSize v

【讨论】：