Каковы основные особенности Haskell?

Question

Современные ЦП оптимизированы таким образом, что доступ и изменение одного и того же места в памяти (временная локальность), а также последовательные места в памяти (пространственная локальность) являются чрезвычайно быстрыми операциями.

Теперь, так как Haskell является чисто непреложным языком, вы, естественно, не можете перезаписывать существующие блоки памяти, что потенциально делают такие вещи, как foldl гораздо медленнее, чем for цикла с непрерывно доступом к переменному результату будет в С.

Haskell делает что-то внутренне, чтобы смягчить эту потерю производительности? И вообще, каковы его свойства относительно местности?

Answer 1

Общее правило заключается в том, что для программирования «ванильного» Haskell вы получаете очень мало (если есть) контроль над макетом памяти и местностью памяти.

Однако существует множество дополнительных функций, которые позволяют осуществлять такой контроль, и библиотеки, которые открывают для них дружественные абстракции. Библиотека vector, вероятно, самая популярная из последних. Эта библиотека предоставляет несколько типов массивов фиксированного размера, два из которых (Data.Vector.Unboxed и Data.Vector.Storable) предоставляют вам местоположение данных, представляя векторы и их содержимое как непрерывные массивы памяти. Data.Vector.Unboxed даже содержит простую автоматическую трансформацию «структуры массивов» - распакованный вектор пар будет представлен как пара нераспознанных векторов, по одному для каждой из парных компонентов.

Другим примером является библиотека JuicyPixels для обработки изображений, которая представляет изображения в памяти как непрерывные растровые изображения. Это фактически заканчивается до Data.Vector.Storable, в котором используется стандартный объект (Foreign.Storable) для перевода пользовательских типов данных Haskell в и из необработанных байтов.

Но общий шаблон таков: в Haskell, когда вас интересует местность памяти, вы определяете, какие данные должны извлечь выгоду из этого и объединить его вместе в пользовательский тип данных, реализация которого была разработана для обеспечения локальности и производительности гарантии. Написание такого типа данных является передовой задачей, но большая часть работы была сделана уже в многоразовой манере (например, это означает, что JuicyPixels в основном просто повторно использует vector).

Следует также отметить, что:

1. vector обеспечивает STREAM Fusion оптимизаций для устранения промежуточных массивов при применении вложенных векторных преобразований. Если вы создаете вектор от 0 до 1 000 000, отфильтруйте четные числа, сопоставьте функцию (^2) над этим и суммируйте элементы результата, ни один массив не будет выделен - библиотека имеет умение переписывать это в цикл аккумулятора от 0 до 1 000 000. Таким образом, вектор foldl не обязательно медленнее, чем цикл for - не может быть никакого массива!
2. vector также предоставляет изменяемые массивы. В более общем плане, в Haskell вы можете перезаписать существующую память, если вы действительно настаиваете. Это просто (а) не парадигма по умолчанию в языке, и поэтому (б) немного неуклюжий, но абсолютно послушный, если вам просто нужно это в нескольких чувствительных к производительности местах.

Поэтому большую часть времени ответ на вопрос «Я хочу местонахождение памяти» используется «vector».

Answer 2

Haskell - это чрезвычайно высокоуровневый язык, и вы задаете вопрос о чрезвычайно низкой детализации.

В целом, производительность Haskell, вероятно, похожа на любой собранный мусором язык, такой как Java или C#. В частности, Haskell имеет изменяемые массивы, которые будут иметь производительность, аналогичную любому другому массиву. (Вам могут понадобиться распакованные массивы, чтобы соответствовать производительности C.)

Для чего-то вроде складки, если конечный результат - что-то вроде целого числа машины, вероятно, заканчивается в регистре процессора на весь период цикла. Таким образом, окончательный машинный код в значительной степени идентичен “ переменной с непрерывным доступом в C ”. (Если результатом является словарь или что-то еще, то, вероятно, нет. Но это то же самое, что и C.)

В целом, если местность - это то, что имеет для вас значение, любой собранный мусором язык, вероятно, не является вашим друг. Но, опять же, вы можете использовать распакованные массивы, чтобы обойти это.

Все этого переговоры велик, и все, но если вы действительно хотите знать, как быстро конкретная программа Haskell является, теста он. Оказывается, хорошо написанные программы Haskell обычно бывают довольно быстрыми. (Как и большинство скомпилированных языков.)

Добавлено: вы можете попросить GHC вывести частично скомпилированный код в формате Core, который является более низким, чем Haskell, но более высоким, чем машинный код. Это позволяет видеть, что решил компилятор (в частности, когда материал был встроен, где были удалены абстракции и т. Д.). Это может помочь вам узнать, как выглядит окончательный код, без необходимости запускать все путь до машинного кода.