Prolog 是否有像 Haskell 这样的别名“运算符”？

Question

在 Haskell 中，有一个称为“as”-operator（有时称为别名）的语言特性。想法如下：假设您有一个函数，例如将列表作为输入并希望返回所有尾部，您可以将其实现为：

tails a@(_:xs) = a : tails xs
tails [] = [[]]

@ 确保您拥有对整个参数的引用以及对参数结构的某些部分的引用。这是智能性能方面的（它更像是一种性能黑客，因为在第一行的主体中重建数组(x:xs)），如果没有被编译器优化，将导致分配新对象、修改字段等. 更多信息请见here。

我想知道 Prolog 是否有类似的东西：例如，如果您想在 Prolog 中实现尾部，可以通过以下方式完成：

tails([H|T],[[H|T]|TA]) :-
    tails(T,TA).
tails([],[[]]).

但如果有像这样的“as”运算符，它可能会更有效：

tails(L@[_|T],[L|TA]) :-  %This does not compile
    tails(T,TA).
tails([],[[]]).

有没有这样的结构，或者语言扩展？

Answer 1

TL;DR：好主意¹！加速似乎被限制在 ~20%（对于大多数列表大小）。

在这个答案中，我们比较了三个不同的谓词，它们在类似@ 的数据重用方面有所不同：

list_tails([], [[]])。 % (1) like `tails/2` 由 OP 给出... list_tails([E|Es], [[E|Es]|Ess]) :- % ....... 但有一个更好的名字 :-) list_tails（Es，Ess）。 list_sfxs1(Es, [Es|Ess]) :- % (2) "重用，相互递归" aux_list_sfxs1（Es，Ess）。 % "sfxs" 是 "suffixes" 的缩写 aux_list_sfxs1（[]，[]）。 aux_list_sfxs1([_|Es], Ess) :- list_sfxs1（Es，Ess）。 list_sfxs2([], [[]])。 %(3)“重用，直接递归” list_sfxs2(Es0, [Es0|Ess]) :- Es0 = [_|Es], list_sfxs2（Es，Ess）。

为了测量运行时间，我们使用以下代码：

:-( dif(D,sicstus), current_prolog_flag(dialect,D) ; use_module(library(between)) ）。 run_benchs（P_2s，P_2，L，N，T_ms）：- between(1, 6, I), L is 10^I, N 是 10^(8-I), length(Xs, L), member(P_2, P_2s), garbage_collect, call_walltime(run_bench_core(P_2,Xs,N), T_ms)。 run_bench_core(P_2, Xs, N) :- 在（1，N，_）之间， call(P_2, Xs, _), false。 run_bench_core(_, _, _)。

为了测量wall-time²，我们使用call_@987654337@/2——call_time/2 的变体：

call_walltime(G, T_ms) :- statistics(walltime, [T0|_]), G， 统计数据（墙上时间，[T1|_]）， T_ms 是 T1 - T0。

让我们将上面的代码变体进行测试...

• ...使用不同的列表长度L...
• ...并多次运行每个测试N（以获得更好的准确性）。

首先，我们使用swi-prolog 7.3.14 版（64 位）：

?- run_benchs([list_sfxs1,list_sfxs2,list_tails], P_2, L, N, T_ms)。 P_2 = list_sfxs1，L*N = 10*10000000，T_ms = 7925 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 10*10000000，T_ms = 7524 ; P_2 = list_tails，L*N = 10*10000000，T_ms = 6936 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 100*1000000，T_ms = 6502 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 100*1000000，T_ms = 5861 ; P_2 = list_tails，L*N = 100*1000000，T_ms = 5618 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 1000*100000，T_ms = 6434 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 1000*100000，T_ms = 5817 ; P_2 = list_tails，L*N = 1000*100000，T_ms = 9916 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 10000*10000，T_ms = 6328 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 10000*10000，T_ms = 5688 ; P_2 = list_tails，L*N = 10000*10000，T_ms = 9442 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 100000*1000，T_ms = 10255 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 100000*1000，T_ms = 10296 ; P_2 = list_tails，L*N = 100000*1000，T_ms = 14592 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 1000000*100，T_ms = 6955 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 1000000*100，T_ms = 6534 ; P_2 = list_tails，L*N = 1000000*100，T_ms = 9738。

然后，我们使用sicstus-prolog 4.3.2 版（64 位）重复上一个查询³：

?- run_benchs([list_sfxs1,list_sfxs2,list_tails], P_2, L, N, T_ms)。 P_2 = list_sfxs1，L*N = 10*10000000，T_ms = 1580 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 10*10000000，T_ms = 1610 ; P_2 = list_tails，L*N = 10*10000000，T_ms = 1580 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 100*1000000，T_ms = 710 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 100*1000000，T_ms = 750 ; P_2 = list_tails，L*N = 100*1000000，T_ms = 840 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 1000*100000，T_ms = 650 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 1000*100000，T_ms = 660 ; P_2 = list_tails，L*N = 1000*100000，T_ms = 740 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 10000*10000，T_ms = 620 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 10000*10000，T_ms = 650 ; P_2 = list_tails，L*N = 10000*10000，T_ms = 740 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 100000*1000，T_ms = 670 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 100000*1000，T_ms = 650 ; P_2 = list_tails，L*N = 100000*1000，T_ms = 750 ; P_2 = list_sfxs1，L*N = 1000000*100，T_ms = 12610 ; P_2 = list_sfxs2，L*N = 1000000*100，T_ms = 12560 ; P_2 = list_tails，L*N = 1000000*100，T_ms = 33460。

总结：

• alias-thingy 可以并且确实提高了性能。
• 在上述测试中，与 SWI-Prolog 相比，SICStus Prolog jit⁴ 提供 10 倍加速！

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^{脚注 1： 为什么将(@)/2 放在规则头中？ 以非idiomatic Prolog 代码结束？
脚注 2： 我们对总运行时间感兴趣。为什么？因为垃圾收集成本随着数据量的增大而显现！
脚注 3：为了便于阅读，已对答案序列进行了后处理。
脚注 4： 自release 4.3.0 起可用。当前的目标架构包括IA-32和AMD64。}