惰性求值中的原始函数类型答案

【问题标题】：Type of primitive functions in lazy evaluation惰性求值中的原始函数类型
【发布时间】：2017-01-08 09:17:06
【问题描述】：

我想知道 Haskell 等惰性函数式编程语言中原始函数的确切类型是什么。

假设 thunk 被评估为弱头范式的对象。那么，像 C 这样的严格语言中的原始函数应该是什么类型呢？

我的猜测是：

primitive1 : (thunk, thunk, ...) -> thunk
primitive2 : (thunk, thunk, ...) -> object

我认为原始函数应该作为参数传递 thunk，因为它们可能不需要其中的一些。但是，我不知道他们是否应该返回一个 thunk 或评估对象，而后者必须用下面这样的函数包装以使其变得惰性。

lazy : ((thunk, thunk, ...) -> object) -> ((thunk, thunk, ...) -> thunk)

【问题讨论】：

嗯，这个问题没有唯一的答案，因为它取决于实现。在 ghc 中，原始操作具有原始类型，即与 C 中的类型相同。您可以在 thunk 中包装和展开原始类型的单独操作。
@augustss if 和 case 表达式怎么样？我猜他们的原语必须直接传递 thunk。或者，它们是咖喱的吗？
一个 if 表达式被翻译成一个 case 表达式。并且没有用于 case 的原语，它被翻译成取决于类型的（抽象）机器代码。简化后，首先将检查对象评估为 WHNF，然后提取其构造函数编号并将其用作跳转表中的偏移量。您跳转到的代码将解包构造函数的字段并继续进行评估。

标签： c haskell functional-programming lazy-evaluation

【解决方案1】：

在 GHC 中，Haskell 原始函数（有时称为 PrimOp）是使用混合指针（指向“堆对象”）调用并取消装箱类型（包括 C 风格的整数、双精度等）。 Haskell 类型系统确保 PrimOps 始终获取他们期望的指针和未装箱的值。这一点很重要但要注意，原语期望指向特定类型堆对象的指针，例如String，它期望一个指向堆对象的指针，该对象可能或者是一个列表构造函数（因为 Haskell String 是字符列表）或 thunk 可以评估为列表构造函数。

因此，Haskell PrimOp 的“严格”类型没有区别在重击和非重击之间。如果有一个原始函数获取列表的长度，例如（没有），使用您的符号，它可能具有以下类型：

primitiveLength : (list_object) -> unboxed_int

list_object 是指向任一列表的指针构造函数或可以产生列表构造函数的thunk。

这确实是唯一明智的方法。 PrimOp 无法控制它的参数是否仍然是一个 thunk 或已经部分（或全部！）由一些先前的计算评估，因此它必须准备好接受任何一个。

类似地，如果 Haskell PrimOp 返回一个堆对象，从技术上讲，该对象可以是 thunk 或非 thunk，并且选择不会影响原语的“严格”类型签名。

实际上，PrimOp 返回 thunk 并不是很有用。在惰性语言中，调用原语的事实意味着需要它的返回值。如果它返回一个 thunk，则需要立即评估该 thunk，那么为什么要返回一个 thunk？

（已编辑添加：）顺便说一句，上面的 PrimOps 并没有什么特别之处：用户定义的 Haskell 函数也使用指针和未装箱类型的混合调用（而且它们从不返回 thunk）。

【讨论】：

原始函数中是否允许创建和评估 thunk？
基元可以评估thunk，但很少有人这样做。例如，newArray# 可以采用 thunk（作为数组元素的初始值），但它不评估它——它只是用指向 thunk 的指针填充数组。我猜raise# 是一个接受（并评估）thunk 的原语示例。由于评估 thunk 可以创建新的 thunk，这意味着 raise# 也能够隐式创建 thunk。我不知道显式创建 thunk 的原语，但我不明白为什么不能，因为原语可以创建堆对象，而 thunk 只是另一个堆对象。
@raviqqe，一个可以创建 thunk 的 primop 是 tryTakeMVar# :: MVar# s a -> State# s -> (#State# s, Int#, a#)。如果MVar 为空，它会返回一个未定义的值（如果强制会产生错误的thunk）。 tryReadMVar# 也是如此。它没有记录在案，但如果有人试图取消引用其密钥已被收集的弱指针，deRefWeak# 似乎也是如此。