Haskell : Will GHC optimize this?

Question

GHC 可以将 id = (\(a, b) -> (a, b)).(\(a, b) -> (a, b)) 简化为 id = \(a, b) -> (a, b) 吗？

更复杂的情况呢:

id (Just x) = Just x
id Nothing = Nothing

map f (Just x) = Just (f x)
map _ Nothing  = Nothing

GHC 会将 id . map 简化为 map 吗？

我尝试使用简单的 beta 减少，但由于令人讨厌的模式匹配，这些术语看起来是不可减少的。

因此我很好奇 GHC 的优化技术是如何处理的。

Answer 1

您可以通过运行 -ddump-simpl 来询问 ghc 的这些问题。这将导致 ghc 转储它编译程序的“核心”代码。 Core 是一种介于解释 Haskell 代码的编译器部分和将代码转换为机器代码的编译器部分之间的中间语言。

当我用 -O2 -ddump-simpl 编译以下内容时，结果让我感到惊讶。

tupid1 :: (a, b) -> (a, b)
tupid1 = (\(a, b) -> (a, b))

tupid2 :: (a, b) -> (a, b)
tupid2 = (\(a, b) -> (a, b)) . (\(a, b) -> (a, b))

生成的 tupid1 核心生成了一个新的专用标识函数。

-- RHS size: {terms: 4, types: 7, coercions: 0}
tupid1 :: forall a_aqo b_aqp. (a_aqo, b_aqp) -> (a_aqo, b_aqp)
[GblId,
 Arity=1,
 Caf=NoCafRefs,
 Str=DmdType <S,1*U(U,U)>m,
 Unf=Unf{Src=InlineStable, TopLvl=True, Value=True, ConLike=True,
         WorkFree=True, Expandable=True,
         Guidance=ALWAYS_IF(arity=1,unsat_ok=True,boring_ok=True)
         Tmpl= \ (@ a_ayd)
                 (@ b_aye)
                 (ds_dIl [Occ=Once] :: (a_ayd, b_aye)) ->
                 ds_dIl}]
tupid1 = \ (@ a_ayd) (@ b_aye) (ds_dIl :: (a_ayd, b_aye)) -> ds_dIl

在核心中，函数的多态类型参数被表示为显式参数。 tupid1 使用其中两个类型参数，名为 a_ayd 和 b_aye ，用于其签名中的两个类型变量 a 和 b 。它还需要一个术语 ds_dIl ，它具有这两种类型 ( ds_dIl :: (a_ayd, b_aye) ) 的元组类型，并未经修改地返回它。

令人惊讶的结果是 tupid2 ...

-- RHS size: {terms: 1, types: 0, coercions: 0}
tupid2 :: forall a_aqm b_aqn. (a_aqm, b_aqn) -> (a_aqm, b_aqn)
[GblId,
 Arity=1,
 Caf=NoCafRefs,
 Str=DmdType <S,1*U(U,U)>m,
 Unf=Unf{Src=InlineStable, TopLvl=True, Value=True, ConLike=True,
         WorkFree=True, Expandable=True,
         Guidance=ALWAYS_IF(arity=1,unsat_ok=True,boring_ok=True)
         Tmpl= \ (@ a_axZ) (@ b_ay0) (x_aIw [Occ=Once] :: (a_axZ, b_ay0)) ->
                 x_aIw}]
tupid2 = tupid1

... ghc 简化为 tupid1 !它如何推断出超出了我直接知识或发现能力的范围。
Maybe 的身份示例

maybeid :: Maybe a -> Maybe a
maybeid (Just x) = Just x
maybeid Nothing = Nothing

也简化为没有模式匹配的恒等函数

-- RHS size: {terms: 3, types: 4, coercions: 0}
maybeid :: forall a_aqn. Maybe a_aqn -> Maybe a_aqn
[GblId,
 Arity=1,
 Caf=NoCafRefs,
 Str=DmdType <S,1*U>,
 Unf=Unf{Src=InlineStable, TopLvl=True, Value=True, ConLike=True,
         WorkFree=True, Expandable=True,
         Guidance=ALWAYS_IF(arity=1,unsat_ok=True,boring_ok=True)
         Tmpl= \ (@ a_aqI) (ds_dIq [Occ=Once] :: Maybe a_aqI) -> ds_dIq}]
maybeid = \ (@ a_aqI) (ds_dIq :: Maybe a_aqI) -> ds_dIq

map 的 Maybe 核心对于这个问题不感兴趣

maybemap :: (a -> b) -> Maybe a -> Maybe b
maybemap f (Just x) = Just (f x)
maybemap _ Nothing = Nothing

但是如果它是用 maybeid 组成的

maybeidmap :: (a -> b) -> Maybe a -> Maybe b
maybeidmap f = maybeid . maybemap f

ghc 将其简化为 maybemap

-- RHS size: {terms: 1, types: 0, coercions: 0}
maybeidmap
  :: forall a_aqp b_aqq.
     (a_aqp -> b_aqq) -> Maybe a_aqp -> Maybe b_aqq
[GblId,
 Arity=2,
 Caf=NoCafRefs,
 Str=DmdType <L,1*C1(U)><S,1*U>,
 Unf=Unf{Src=InlineStable, TopLvl=True, Value=True, ConLike=True,
         WorkFree=True, Expandable=True,
         Guidance=ALWAYS_IF(arity=0,unsat_ok=True,boring_ok=True)
         Tmpl= maybemap}]
maybeidmap = maybemap

如果 id 由 f 组成，它会做同样的事情。

maybemapid :: (a -> b) -> Maybe a -> Maybe b
maybemapid f = maybemap (id . f)

去掉identity函数的组合，整个函数简化为 maybemap

-- RHS size: {terms: 1, types: 0, coercions: 0}
maybemapid
  :: forall a_aqq b_aqr.
     (a_aqq -> b_aqr) -> Maybe a_aqq -> Maybe b_aqr
[GblId,
 Arity=2,
 Caf=NoCafRefs,
 Str=DmdType <L,1*C1(U)><S,1*U>,
 Unf=Unf{Src=InlineStable, TopLvl=True, Value=True, ConLike=True,
         WorkFree=True, Expandable=True,
         Guidance=ALWAYS_IF(arity=2,unsat_ok=True,boring_ok=False)
         Tmpl= \ (@ a_ar2)
                 (@ b_ar3)
                 (f_aqL [Occ=Once!] :: a_ar2 -> b_ar3)
                 (eta_B1 [Occ=Once!] :: Maybe a_ar2) ->
                 case eta_B1 of _ [Occ=Dead] {
                   Nothing -> GHC.Base.Nothing @ b_ar3;
                   Just x_aqJ [Occ=Once] -> GHC.Base.Just @ b_ar3 (f_aqL x_aqJ)
                 }}]
maybemapid = maybemap