Haskell基准测试/非严格减少的nf / whnf的优化

Question

我正在尝试优化一个旨在获取大型数据集然后对其应用不同操作的库。 既然库正在运行，我想优化它。

我的印象是非严格评估允许GHC组合操作，以便在编写所有函数时只迭代一次数据，以便对参数进行排序以便于减少。 （并且可能减少对每个数据执行的操作数）

为了测试这个，我编写了以下代码：

import Criterion.Main

main = defaultMain
       [ bench "warmup (whnf)" $ whnf putStrLn "HelloWorld",
         bench "single (whnf)" $ whnf single [1..10000000],
         bench "single (nf)"   $ nf   single [1..10000000],
         bench "double (whnf)" $ whnf double [1..10000000],
         bench "double (nf)"   $ nf   double [1..10000000]]

single :: [Int] -> [Int]
single lst = fmap (* 2) lst

double :: [Int] -> [Int]             
double lst =  fmap (* 3) $ fmap (* 2) lst

使用Criterion库进行基准测试我得到以下结果：

benchmarking warmup (whnf)
mean: 13.72408 ns, lb 13.63687 ns, ub 13.81438 ns, ci 0.950
std dev: 455.7039 ps, lb 409.6489 ps, ub 510.8538 ps, ci 0.950

benchmarking single (whnf)
mean: 15.88809 ns, lb 15.79157 ns, ub 15.99774 ns, ci 0.950
std dev: 527.8374 ps, lb 458.6027 ps, ub 644.3497 ps, ci 0.950

benchmarking single (nf)
collecting 100 samples, 1 iterations each, in estimated 107.0255 s
mean: 195.4457 ms, lb 195.0313 ms, ub 195.9297 ms, ci 0.950
std dev: 2.299726 ms, lb 2.006414 ms, ub 2.681129 ms, ci 0.950

benchmarking double (whnf)
mean: 15.24267 ns, lb 15.17950 ns, ub 15.33299 ns, ci 0.950
std dev: 384.3045 ps, lb 288.1722 ps, ub 507.9676 ps, ci 0.950

benchmarking double (nf)
collecting 100 samples, 1 iterations each, in estimated 20.56069 s
mean: 205.3217 ms, lb 204.9625 ms, ub 205.8897 ms, ci 0.950
std dev: 2.256761 ms, lb 1.590083 ms, ub 3.324734 ms, ci 0.950

GHC是否优化了“双重”功能，以便列表仅在（* 6）上运行一次？ nf结果表明情况就是这样，否则“double”的平均计算时间将是“single”的两倍

使whnf版本运行得如此之快的区别是什么？ 我只能假设实际上没有执行任何操作（或者只是减少中的第一次迭代）

我甚至使用了正确的术语吗？

Answer 1

查看GHC使用-ddump-simpl选项生成的核心（中间代码），我们可以确认GHC确实将map的两个应用程序融合为一个（使用-O2 ）。 转储的相关部分是：

Main.main10 :: GHC.Types.Int -> GHC.Types.Int
GblId
[Arity 1
 NoCafRefs]
Main.main10 =
  \ (x_a1Ru :: GHC.Types.Int) ->
    case x_a1Ru of _ { GHC.Types.I# x1_a1vc ->
    GHC.Types.I# (GHC.Prim.*# (GHC.Prim.+# x1_a1vc 2) 3)
    }

Main.double :: [GHC.Types.Int] -> [GHC.Types.Int]
GblId
[Arity 1
 NoCafRefs
 Str: DmdType S]
Main.double =
  \ (lst_a1gF :: [GHC.Types.Int]) ->
    GHC.Base.map @ GHC.Types.Int @ GHC.Types.Int Main.main10 lst_a1gF

注意如何只有一个使用的GHC.Base.map在Main.double ，指的是组合功能Main.main10这都是由3这增加了2和乘法可能是GHC的结果第一内联Functor的列表，以便例如fmap成为map ，然后应用重写规则 ，允许融合两个map应用程序，以及一些更多的内联和其他优化。

WHNF意味着表达式仅被评估为“最外层”数据构造函数或lambda。 在这种情况下，这意味着第一个(:)构造函数。 这就是为什么它快得多，因为几乎没有任何工作要做。 请参阅我的回答什么是弱头正常形式？ 更多细节。