为什么在 Haskell 中系统地标记记录字段？

Question

我已多次阅读，在 Haskell 中系统地标记记录的字段 strict 是一种很好的做法，例如而不是

data Foo = Foo { bar :: Bar, quux :: Quux }

做

data Foo = Foo { bar :: !Bar, quux :: !Quux}

例如，这是来自Haskell Programming from First Principles，第1134页的引用：

要遵循的一个好规则是脊椎懒惰，叶子严格！

我（想我）明白什么是严格以及两者之间的区别。我不明白的是为什么后者系统地这样做？

Answer 1

一个常见的经验法则是在以下情况下使数据结构严格：

• 您希望严格遍历整个事物并保留它，因此懒惰的开销没有意义；或

• 字段“小”——小于或等于指针的大小——您希望编译器将它们拆箱以避免不必要的间接寻址。 （-funbox-small-strict-fields 自 GHC 7.7 起默认开启。）

这在实践中往往与“脊椎懒惰，叶子严格”大致相同，因为数据结构通常会从懒惰中受益，但它们的内容通常不会。 p>

“系统地”执行此操作是帮助避免空间泄漏的一种简单方法 - 例如，如果您重复修改数据结构（例如累加器）而不同时强制值：

ghci> data Lazy = Lazy { lazyField :: Int } deriving (Show)

ghci> data Strict = Strict { strictField :: !Int } deriving (Show)

ghci> modifyLazy (Lazy field) = Lazy { lazyField = field + 1 }

ghci> modifyStrict (Strict field) = Strict { strictField = field + 1 }

ghci> lazy = iterate modifyLazy (Lazy 0) !! 1000000

ghci> strict = iterate modifyStrict (Strict 0) !! 1000000

ghci> :set +s

ghci> lazy
Lazy {lazyField = 1000000}
(0.76 secs, 251,792,080 bytes)

ghci> strict
Strict {strictField = 1000000}
(0.52 secs, 178,173,544 bytes)

lazy 版本在强制执行之前会建立一个 thunk 链；严格版本会在每个步骤中对 Int 字段进行全面评估。 modifyIORef（惰性）和modifyIORef'（严格）也会发生类似的情况。

在具有非严格类型的字段上添加严格注释几乎没有意义，例如，field :: ![Int] 仅确保 first (:) 或 [] 构造函数是强制的;它不会使整个列表变得严格。如果你需要，你可能需要一个严格的序列类型，比如Data.Vector。并且通常不建议将多态字段设置为严格，如data Foo a = Foo … !a …，因为使用该类型的人可能期望能够依赖那里的惰性——例如，在使用循环的算法中（“打结”） ——而且不得不将类型包装在像data Lazy a = Lazy a 这样的额外构造函数中以重新获得懒惰，这很烦人。懒惰也更适合等式推理——尽管在实践中我们经常使用忽略严格性和非全函数的“快速和松散”的等式推理。

最终，决定某些东西应该是惰性还是严格的唯一方法是考虑特定应用程序所需的语义，并添加明智的严格性（字段上的刘海，BangPatterns，seq，严格的函数，如 @ 987654336@) 如果您遇到性能问题或空间泄漏，则在分析之后。