Haskell FFI / C MPFR 库包装问题答案

【问题标题】：Haskell FFI / C MPFR library wrapper woesHaskell FFI / C MPFR 库包装问题
【发布时间】：2010-09-15 10:25:05
【问题描述】：

为了创建一个任意精度的浮点数/替换 Double，我尝试使用 FFI 包装 MPFR，但尽管我付出了所有努力，但最简单的代码位不起作用。它编译，它运行，但在假装工作一段时间后它会模拟地崩溃。一个简单的 C 版本代码可以愉快地将数字“1”打印到（小数点后 640 位）总共 10,000 次。 Haskell 版本，当被要求做同样的事情时，在“1.0000...0000”的 289 次打印输出和 385 次打印输出后默默地破坏（？）数据，它导致断言失败和炸弹。我不知道如何继续调试它，因为它“应该工作”。

代码可以在http://hpaste.org/10923阅读和在http://www.updike.org/mpfr-broken.tar.gz下载

我在 FreeBSD 6 上使用 GHC 6.83，在 Mac OS X 上使用 GHC 6.8.2。请注意，您需要为库和头文件（以及来自 GMP 的那些）以成功编译。

问题

为什么 C 版本可以工作，而 Haskell 版本却失败了？接近 FFI 时我还缺少什么？我尝试了 StablePtrs 并得到了完全相同的结果。
其他人能否通过编译和运行我的代码来验证这是否是 Mac/BSD 独有的问题？（C 代码“有效”吗？Haskell 代码“无效”有效吗？）Linux 和 Windows 上的任何人都可以尝试编译/运行并查看是否得到相同的结果吗？

C 代码：(works.c)

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  

#include <gmp.h>  
#include <mpfr.h>
#include "mpfr_ffi.c"  

int main()  
{  
  int i;  
  mpfr_ptr one;  

  mpf_set_default_prec_decimal(640);  

  one = mpf_set_signed_int(1);  
  for (i = 0; i < 10000; i++)
    {  
      printf("%d\n", i);
      mpf_show(one);
    }  
}

Haskell 代码：（Main.hs --- 不起作用）

module Main where  

import Foreign.Ptr            ( Ptr, FunPtr )  
import Foreign.C.Types        ( CInt, CLong, CULong, CDouble )  
import Foreign.StablePtr      ( StablePtr )  

data MPFR = MPFR  

foreign import ccall "mpf_set_default_prec_decimal"  
    c_set_default_prec_decimal          :: CInt -> IO ()  
setPrecisionDecimal                     :: Integer -> IO ()  
setPrecisionDecimal decimal_digits = do  
    c_set_default_prec_decimal (fromInteger decimal_digits)  

foreign import ccall "mpf_show"  
   c_show                               :: Ptr MPFR -> IO ()  

foreign import ccall "mpf_set_signed_int"  
   c_set_signed_int                     :: CLong -> IO (Ptr MPFR)  

showNums k n = do  
   print n  
   c_show k  

main = do  
   setPrecisionDecimal 640  
   one <- c_set_signed_int (fromInteger 1)  
   mapM_ (showNums one) [1..10000]

【问题讨论】：

标签： c haskell floating-point ffi mpfr

【解决方案1】：

HMPFR 的维护者 Aleš Bizjak 发布到 haskell-cafe 并展示了如何阻止 GHC 控制肢体的分配（因此不理会它们，而不是 GC 并破坏它们）：

mpfr_ptr mpf_new_mpfr()  
{  
  mpfr_ptr result = malloc(sizeof(__mpfr_struct));  
  if (result == NULL) return NULL;  
  /// these three lines:  
  mp_limb_t * limb = malloc(mpfr_custom_get_size(mpfr_get_default_prec()));  
  mpfr_custom_init(limb, mpfr_get_default_prec());  
  mpfr_custom_init_set(result, MPFR_NAN_KIND, 0, mpfr_get_default_prec(), limb);  
  return result;  
}

对我来说，这比在 GHC 中编写 GMP 替代品要容易得多，如果我真的想使用任何依赖 GMP 的库，这将是唯一的选择。

【讨论】：

HMPFR 似乎有一个突出的问题，当我展示它们时，我仍然遇到内存损坏。
@Edward: 真不幸……我有一段时间没有回来做这个项目了
看起来 MPFR（和 GMP，也是）使用全局状态。这是问题的原因吗？

【解决方案2】：

我也看到了问题，在一个

$ uname -a
Linux burnup 2.6.26-gentoo-r1 #1 SMP PREEMPT Tue Sep 9 00:05:54 EDT 2008 i686 Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80GHz GenuineIntel GNU/Linux
$ gcc --version
gcc (GCC) 4.2.4 (Gentoo 4.2.4 p1.0)
$ ghc --version
The Glorious Glasgow Haskell Compilation System, version 6.8.3

我还看到输出从 1.0000...000 变为 1.0000...[垃圾]。

让我们看看，以下确实有效：

main = do
    setPrecisionDecimal 640
    mapM_ (const $ c_set_signed_int (fromInteger 1) >>= c_show) [1..10000]

这将问题缩小到one 的某些部分在运行时以某种方式被破坏。不过，查看ghc -C 和ghc -S 的输出并没有给我任何提示。

嗯，./noworks +RTS -H1G 也有效，./noworks +RTS -k[n]k，对于不同的 [n] 值，以不同的方式演示失败。

我没有可靠的线索，但我想到了两种可能性：

GHC 运行时使用的 GMP 和 MPFR 有一些奇怪的交互
在 GHC 运行时调用的 C 函数的堆栈空间有限，并且 MPFR 处理不好

话虽如此...您是否有理由滚动自己的绑定而不是使用HMPFR？

【讨论】：

哦，你已经明白了。很高兴知道我在正确的轨道上......
HMPFR 于 9 月底上传，我在 7 月开始了自己的绑定。感谢您帮助调查。

【解决方案3】：

Judah Jacobsen 在 Haskell-cafe 邮件列表中回答了这个问题：

这是a known issue with GHC，因为 GHC 在内部使用 GMP 的方式（以维护整数）。

显然，堆中的 C 数据基本上在所有情况下都被 GHC 单独留下除了使用 FFI 访问 GMP 的代码或任何依赖 GMP 的 C 库（比如我想使用的 MPFR ）。有一些解决方法（痛苦），但“正确”的方法是破解 GHC（困难）或让 Simons 消除 GHC 对 GMP 的依赖（更困难）。

【讨论】：