haskell - Haskell (GHC) 中的列表是如何实现的？

Question

我只是对 Haskell 中列表的一些具体实现细节感到好奇(GHC 特定的答案很好)——它们是朴素的链表，还是有任何特殊的优化？更具体地说:

1. length 和 (!!)(例如)是否必须迭代列表？
2. 如果是这样，它们的值是否以任何方式缓存(即，如果我调用 length 两次，是否必须迭代两次)？
3. 访问列表后面是否涉及迭代整个列表？
4. 无限列表和列表推导式是否已被内存？ (即，对于 fib = 1:1:zipWith (+) fib (tail fib)，每个值是递归计算的，还是依赖于先前计算的值？)

任何其他有趣的实现细节将不胜感激。提前致谢!

Answer 1

列表在 Haskell 中没有特殊的操作处理。它们的定义如下:

data List a = Nil | Cons a (List a)

只需使用一些特殊符号:[a] 表示 List a，[] 表示 Nil 和 (:) 代表缺点。如果您定义相同的操作并重新定义所有操作，您将获得完全相同的性能。

因此，Haskell 列表是单向链接的。由于惰性，它们经常被用作迭代器。 sum [1..n] 在常量空间中运行，因为此列表中未使用的前缀会随着求和的进行而被垃圾收集，并且在需要时才会生成尾部。

对于#4:Haskell 中的所有值都会被内存，但函数不为其参数保留备忘录表。因此，当您像您一样定义 fib 时，结果将被缓存，并且第 n 个斐波那契数将在 O(n) 时间内被访问。但是，如果您以这种明显等效的方式定义它:

-- Simulate infinite lists as functions from Integer
type List a = Int -> a

cons :: a -> List a -> List a
cons x xs n | n == 0    = x
            | otherwise = xs (n-1)

tailF :: List a -> List a
tailF xs n = xs (n+1)

fib :: List Integer
fib = 1 `cons` (1 `cons` (\n -> fib n + tailF fib n))

(花点时间注意与您的定义的相似之处)

然后结果不会共享，第 n 个斐波那契数将在 O(fib n)(指数)时间内访问。您可以说服函数与内存库共享，例如 data-memocombinators .