Haskell 性能：组合与应用程序？

我看到了一些关于函数组合和应用程序之间的相似点和差异以及实现它的各种方法的问题，但是有一件事开始让我有点困惑（据我搜索，还没有被问到）是关于函数组合和应用程序之间的差异表现。

当我学习 F# 时，我爱上了管道操作符|>，这在 haskell 的反向应用中具有等价物&。但在我看来，F# 变体无疑更漂亮（而且我不认为我是唯一的）。

现在，我们可以轻松地将管道操作符破解到 haskell 中：

(|>) x f = f x

它就像一个魅力！问题解决了！

管道（F# 和我们的 haskell 技巧中的管道）之间的最大区别在于它不组合函数，而是基于函数应用程序。它采用左侧的值并将其传递给右侧的函数，这与组合相反，组合采用 2 个函数并返回另一个函数，然后该函数可以用作任何常规函数。

至少对我来说，这使得代码更加漂亮，因为您只使用一个运算符来引导整个函数从参数到最终值的信息流，因为使用基本组合（或 >>>），您无法在左侧使其穿过“链条”。

但从性能的角度来看，看看这些常规选项，结果应该完全相同：

f x = x |> func1 |> func2 |> someLambda |> someMap |> someFold |> show

f x = x & (func1 >>> func2 >>> someLambda >>> someMap >>> someFold >>> show)

f x = (func1 >>> func2 >>> someLambda >>> someMap >>> someFold >>> show) x

哪一种最快，是基于重复应用的一种，还是基于组合和单次应用的一种？

应该没有什么区别，只要(|>) and (>>>)内联。让我们编写一个使用四个不同函数的示例，其中两个采用 F# 风格，两个采用 Haskell 风格：

import Data.Char (isUpper)

{-# INLINE (|>) #-}
(|>) :: a -> (a -> b) -> b
(|>) x f = f x

{-# INLINE (>>>) #-}
(>>>) :: (a -> b) -> (b -> c) -> a -> c
(>>>) f g x = g (f x)

compositionF :: String -> String
compositionF = filter isUpper >>> length >>> show 

applicationF :: String -> String
applicationF x = x |> filter isUpper |> length |> show 

compositionH :: String -> String
compositionH = show . length . filter isUpper

applicationH :: String -> String
applicationH x = show $ length $ filter isUpper $ x

main :: IO ()
main = do
  getLine >>= putStrLn . compositionF  -- using the functions
  getLine >>= putStrLn . applicationF  -- to make sure that
  getLine >>= putStrLn . compositionH  -- we actually get the
  getLine >>= putStrLn . applicationH  -- corresponding GHC core

如果我们编译我们的代码-ddump-simpl -dsuppress-all -O0 we get:

==================== Tidy Core ====================
Result size of Tidy Core = {terms: 82, types: 104, coercions: 0}

-- RHS size: {terms: 9, types: 11, coercions: 0}
>>>_rqe
>>>_rqe =
  \ @ a_a1cE @ b_a1cF @ c_a1cG f_aqr g_aqs x_aqt ->
    g_aqs (f_aqr x_aqt)

-- RHS size: {terms: 2, types: 0, coercions: 0}
$trModule1_r1gR
$trModule1_r1gR = TrNameS "main"#

-- RHS size: {terms: 2, types: 0, coercions: 0}
$trModule2_r1h6
$trModule2_r1h6 = TrNameS "Main"#

-- RHS size: {terms: 3, types: 0, coercions: 0}
$trModule
$trModule = Module $trModule1_r1gR $trModule2_r1h6

-- RHS size: {terms: 58, types: 73, coercions: 0}
main
main =
  >>
    $fMonadIO
    (>>=
       $fMonadIO
       getLine
       (. putStrLn
          (>>>_rqe
             (>>>_rqe (filter isUpper) (length $fFoldable[]))
             (show $fShowInt))))
    (>>
       $fMonadIO
       (>>=
          $fMonadIO
          getLine
          (. putStrLn
             (\ x_a10M ->
                show $fShowInt (length $fFoldable[] (filter isUpper x_a10M)))))
       (>>
          $fMonadIO
          (>>=
             $fMonadIO
             getLine
             (. putStrLn
                (. (show $fShowInt) (. (length $fFoldable[]) (filter isUpper)))))
          (>>=
             $fMonadIO
             getLine
             (. putStrLn
                (\ x_a10N ->
                   show $fShowInt (length $fFoldable[] (filter isUpper x_a10N)))))))

-- RHS size: {terms: 2, types: 1, coercions: 0}
main
main = runMainIO main

So >>>如果我们不启用优化，则不会内联。但是，如果我们启用优化，您将看不到>>> or (.)根本不。我们的功能略有不同，因为(.)在那个阶段没有被内联，但这在某种程度上是预料之中的。

如果我们添加{-# NOINLINE … #-}对于我们的函数并启用优化，我们发现这四个函数根本没有区别：

$ ghc -ddump-simpl -dsuppress-all -O2 Example.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( Example.hs, Example.o )

==================== Tidy Core ====================
Result size of Tidy Core = {terms: 261, types: 255, coercions: 29}

-- RHS size: {terms: 2, types: 0, coercions: 0}
$trModule2
$trModule2 = TrNameS "main"#

-- RHS size: {terms: 2, types: 0, coercions: 0}
$trModule1
$trModule1 = TrNameS "Main"#

-- RHS size: {terms: 3, types: 0, coercions: 0}
$trModule
$trModule = Module $trModule2 $trModule1

Rec {
-- RHS size: {terms: 29, types: 20, coercions: 0}
$sgo_r574
$sgo_r574 =
  \ sc_s55y sc1_s55x ->
    case sc1_s55x of _ {
      [] -> I# sc_s55y;
      : y_a2j9 ys_a2ja ->
        case y_a2j9 of _ { C# c#_a2hF ->
        case {__pkg_ccall base-4.9.1.0 u_iswupper Int#
                                     -> State# RealWorld -> (# State# RealWorld, Int# #)}_a2hE
               (ord# c#_a2hF) realWorld#
        of _ { (# ds_a2hJ, ds1_a2hK #) ->
        case ds1_a2hK of _ {
          __DEFAULT -> $sgo_r574 (+# sc_s55y 1#) ys_a2ja;
          0# -> $sgo_r574 sc_s55y ys_a2ja
        }
        }
        }
    }
end Rec }

-- RHS size: {terms: 15, types: 14, coercions: 0}
applicationH
applicationH =
  \ x_a12X ->
    case $sgo_r574 0# x_a12X of _ { I# ww3_a2iO ->
    case $wshowSignedInt 0# ww3_a2iO []
    of _ { (# ww5_a2iS, ww6_a2iT #) ->
    : ww5_a2iS ww6_a2iT
    }
    }

Rec {
-- RHS size: {terms: 29, types: 20, coercions: 0}
$sgo1_r575
$sgo1_r575 =
  \ sc_s55r sc1_s55q ->
    case sc1_s55q of _ {
      [] -> I# sc_s55r;
      : y_a2j9 ys_a2ja ->
        case y_a2j9 of _ { C# c#_a2hF ->
        case {__pkg_ccall base-4.9.1.0 u_iswupper Int#
                                     -> State# RealWorld -> (# State# RealWorld, Int# #)}_a2hE
               (ord# c#_a2hF) realWorld#
        of _ { (# ds_a2hJ, ds1_a2hK #) ->
        case ds1_a2hK of _ {
          __DEFAULT -> $sgo1_r575 (+# sc_s55r 1#) ys_a2ja;
          0# -> $sgo1_r575 sc_s55r ys_a2ja
        }
        }
        }
    }
end Rec }

-- RHS size: {terms: 15, types: 15, coercions: 0}
compositionH
compositionH =
  \ x_a1jF ->
    case $sgo1_r575 0# x_a1jF of _ { I# ww3_a2iO ->
    case $wshowSignedInt 0# ww3_a2iO []
    of _ { (# ww5_a2iS, ww6_a2iT #) ->
    : ww5_a2iS ww6_a2iT
    }
    }

Rec {
-- RHS size: {terms: 29, types: 20, coercions: 0}
$sgo2_r576
$sgo2_r576 =
  \ sc_s55k sc1_s55j ->
    case sc1_s55j of _ {
      [] -> I# sc_s55k;
      : y_a2j9 ys_a2ja ->
        case y_a2j9 of _ { C# c#_a2hF ->
        case {__pkg_ccall base-4.9.1.0 u_iswupper Int#
                                     -> State# RealWorld -> (# State# RealWorld, Int# #)}_a2hE
               (ord# c#_a2hF) realWorld#
        of _ { (# ds_a2hJ, ds1_a2hK #) ->
        case ds1_a2hK of _ {
          __DEFAULT -> $sgo2_r576 (+# sc_s55k 1#) ys_a2ja;
          0# -> $sgo2_r576 sc_s55k ys_a2ja
        }
        }
        }
    }
end Rec }

-- RHS size: {terms: 15, types: 15, coercions: 0}
compositionF
compositionF =
  \ x_a1jF ->
    case $sgo2_r576 0# x_a1jF of _ { I# ww3_a2iO ->
    case $wshowSignedInt 0# ww3_a2iO []
    of _ { (# ww5_a2iS, ww6_a2iT #) ->
    : ww5_a2iS ww6_a2iT
    }
    }

Rec {
-- RHS size: {terms: 29, types: 20, coercions: 0}
$sgo3_r577
$sgo3_r577 =
  \ sc_s55d sc1_s55c ->
    case sc1_s55c of _ {
      [] -> I# sc_s55d;
      : y_a2j9 ys_a2ja ->
        case y_a2j9 of _ { C# c#_a2hF ->
        case {__pkg_ccall base-4.9.1.0 u_iswupper Int#
                                     -> State# RealWorld -> (# State# RealWorld, Int# #)}_a2hE
               (ord# c#_a2hF) realWorld#
        of _ { (# ds_a2hJ, ds1_a2hK #) ->
        case ds1_a2hK of _ {
          __DEFAULT -> $sgo3_r577 (+# sc_s55d 1#) ys_a2ja;
          0# -> $sgo3_r577 sc_s55d ys_a2ja
        }
        }
        }
    }
end Rec }

-- RHS size: {terms: 15, types: 14, coercions: 0}
applicationF
applicationF =
  \ x_a12W ->
    case $sgo3_r577 0# x_a12W of _ { I# ww3_a2iO ->
    case $wshowSignedInt 0# ww3_a2iO []
    of _ { (# ww5_a2iS, ww6_a2iT #) ->
    : ww5_a2iS ww6_a2iT
    }
    }
...

All go函数完全相同（没有变量名），并且application*是相同的composition*。因此，继续在 Haskell 中创建您自己的 F# prelude，应该不会有任何性能问题。