防止 Haskell 中某些子树的可观察共享

Question

我有一个 EDSL，它为数组提供类似列表的组合器（map、zipWith 等）

一些组合器要求某些输入是随机访问的。例如。 Gather 的数据数组在另一个指定的索引处从数据数组中选取元素：

Gather (Manifest [10,11,12]) (Manifest [2,0,0,1,2]) = [12,10,10,11,12]

该语言使用data-reify 包来恢复共享。问题是有时同一子树包含需要提供随机访问的节点和可以顺序计算的节点。让他们共享会破坏后续的评估者。

例如，在下面的树中，我希望 [1,2,3] 继续被共享，但 Manifests 将它们包装为恢复图中的不同节点：

     [1, 2, 3]
     /       \
 Manifest Manifest
    |        |
    |     Map (+1)
    \     /
    Gather

一个更复杂的示例可能包括许多共享节点，所有这些节点都应该变得不同（即使 Map (+1) (Manifest [1,2,3]) 可以共享。

     [1, 2, 3]
     /       \
 Manifest Manifest
    |        |
 Map (+1)  Map (+1)
    |       /|
 Map (*2)  / |
    \     /  |
    Gather   |
        \    |
        ZipWith (+)

即使我找到了简单案例的解决方案（Gather 直接引用Manifest），它已经涵盖了大部分用例。

欢迎大家指点！

下面是该语言的简单模型。

module NoSharing where

data AST = Manifest [Int]
         | Map (Int -> Int) AST
         | ZipWith (Int -> Int -> Int) AST AST
         | Gather AST  -- ^ Data
                  AST  -- ^ Indices

complex = ZipWith (+) gathered indexes
  where
    gathered = Gather (Map (*2) indexes) indexes
    indexes  = Map (+1) $ Manifest [1,2,3]


simple = Gather dat indexes
  where
    dat     = Manifest [1,2,3]
    indexes = Map (+1) dat

Answer 1

您可以这样做的一种方法是在致电data-reify 之前手动取消共享。例如，这个函数应该希望取消共享顶级 Manifest 构造函数，但保留其参数共享：

rebuildManifest :: AST -> AST
rebuildManifest (Manifest xs) = Manifest xs
rebuildManifest t = t

现在要取消共享Gather 下的任何Manifest，您可以递归地执行相同的操作，注意在适当的时候重用原始文件

rebuildAllManifestsUnderGather :: AST -> (AST, Bool)

rebuildAllManifestsUnderGather t@(Map f t') =
    let (newt', reuse) = rebuildAllManifestsUnderGather t'
    in if reuse then (t, True) else (Map f newt', False)

rebuildAllManifestsUnderGather t@(ZipWith f t1 t2) =
    let (newt1, reuse1) = rebuildAllManifestsUnderGather t1
        (newt2, reuse2) = rebuildAllManifestsUnderGather t2
    in if reuse1 && reuse2 then (t, True) else (ZipWith f newt1 newt2, False)

rebuildAllManifestsUnderGather t@(Gather t1 t2) =
    let (newt1, reuse1) = rebuildManifest $ rebuildAllManifestsUnderGather t1
        (newt2, reuse2) = rebuildManifest $ rebuildAllManifestsUnderGather t2
    in if reuse1 && reuse2 then (t, True) else (Gather newt1 newt2, False)

    where rebuildManifest (Manifest xs, _) = (Manifest xs, False)
          rebuildManifest (t, reuse) = (t, reuse)

rebuildAllManifestsUnderGather t@(Manifest xs) = (t, True)

但是，请注意：无法保证可观察到的共享，并且可能在两个方向上都不可靠。 GHC 优化器可以完全合法地“重新分享”上述取消分享Manifest 的尝试。我不知道它在实践中会做什么。

此外，此解决方案相当复杂，因此考虑到脆弱性，在调用data-reify 之后 进行显式取消共享传递可能会更好。