如果我在 Haskell / GHC 中使用未装箱类型（如 Int#），我应该注意哪些事情？

Question

我正在尝试编写一个小脚本来解析和执行 Brainfuck 代码，以了解优化的 GHC 选项，我正在尝试优化代码以便更快一点并了解那里发生了什么。

其中一部分是 BF 代码的内部表示，我为此使用了特殊的数据类型。这是源代码，包括两个正在进行转换的函数：

data BFinstruction
  = AdjustValue Int
  | MovePointer Int
  | GetChar
  | PutChar
  | Loop BFcode
  deriving (Eq)

type BFcode = [BFinstruction]

unsafeCompileBrainfuck :: String -> BFcode
unsafeCompileBrainfuck = fst . parse [] where
  -- arguments: input string, built code; output: output code, rest of input
  parse :: BFcode -> String -> (BFcode,String)
  parse c ('+':s) = parse (AdjustValue   1 :c) s
  parse c ('-':s) = parse (AdjustValue (-1):c) s
  parse c ('>':s) = parse (MovePointer   1 :c) s
  parse c ('<':s) = parse (MovePointer (-1):c) s
  parse c ('.':s) = parse (PutChar         :c) s
  parse c (',':s) = parse (GetChar         :c) s
  parse c (']':s) = (reverse c, s)
  parse c ('[':s) = parse (Loop l          :c) s' where (l,s') = parse [] s
  parse c []      = (reverse c ,"")
  parse c ( _ :s) = parse                   c  s

simplifyBrainfuck :: BFcode -> BFcode
simplifyBrainfuck ((AdjustValue x):(AdjustValue y):zs) = if x + y /= 0
  then simplifyBrainfuck (AdjustValue (x + y):zs)
  else simplifyBrainfuck zs
simplifyBrainfuck ((MovePointer x):(MovePointer y):zs) = if x + y /= 0
  then simplifyBrainfuck (MovePointer (x + y):zs)
  else simplifyBrainfuck zs
simplifyBrainfuck (x                              :zs) = x: simplifyBrainfuck zs
simplifyBrainfuck []                                   = []

其想法是，代码将从某些输入（字符串）中读取，由上述代码进行准备和简化，然后由其他一些函数执行。 （假设输入有效）。

为了优化这个示例，我尝试通过执行以下操作来取消装箱 MovePointer 和 AdjustValue 构造函数的 Int 参数：

data BFinstruction -- BangPatterns
  = AdjustValue {-# UNPACK #-} !Int
  | MovePointer {-# UNPACK #-} !Int
  | GetChar
  | PutChar
  | Loop BFcode
  deriving (Eq)

这将把装箱的 Int< /code> 类型转换为未装箱的原始 Int# 类型，这是 GHc 的实现细节。据我了解，这个选项只在少数情况下有用，所以我想问一下，如果我想执行这种优化，我必须注意哪些事情。我的目标是允许使用 Haskell 的优点来执行 BF 代码 - 懒惰（我想存档，代码只能根据需要保留在内存中）和简单性。

Answer 1

这真的有必要吗？您是否遇到了此代码的性能问题，您认为这些问题是由装箱值造成的？如果没有，请不要打扰。

如果您确实认为是这种情况，请访问此页面GHC 手册中似乎以方便的列表格式提供了必要的限制。

主要观点似乎是，多态函数或名称与未装箱类型之间的任何类型的交互，如果编译器没有拒绝，仍然可能导致严重的空间泄漏。另外，在没有尝试的情况下，我怀疑您不会在溢出的情况下抛出异常，因此大概您应该自己检测这种情况。一个简单的测试就可以验证情况是否确实如此。

Answer 2

在我看来，这确实是一个过早的优化。当您有大量 BFInstruction 时，UNPACK 最有用。我怀疑你是否有足够的大脑代码来使其值得。我同意 Gian 的观点，测试应该足够简单，所以先这样做。

无论如何，对于 UNPACK 值需要注意的是，您不希望编译器必须重新装箱它们。您应该可以接受数字操作，但除此之外，您必须仔细查看您正在使用的函数，看看您是否曾经使用解压缩的值作为非严格参数。唯一确定的方法是查看核心或接口文件，看看哪些参数是严格的，哪些不是。与往常一样，请确保至少使用“-O”进行编译。