haskell中的循环列表和无限列表有什么区别？

引用@dfeuer对这个问题的回答：，这表示使用循环列表“击败”了垃圾收集器，因为它必须保留分配的循环列表中您消耗的所有内容，直到您删除对列表中任何cons单元格的引用为止

显然，在Haskell中，循环列表和无限列表是两个独立的东西。这篇博客（）说，如果您实现

循环

，如下所示：

cycle xs = xs ++ cycle xs

它是一个无限列表，而不是循环列表。要使其循环，您必须像这样实现它（如Prelude源代码中所示）：

---

这两种实现之间到底有什么区别？为什么如果在循环列表中的某个位置保留一个cons单元，垃圾收集器也必须在分配之前保留所有内容？

循环列表和无限列表在操作上不同，但在语义上不同

循环列表实际上是内存中的一个循环——想象一下，一个单链接列表的指针跟随一个循环——所以占用了恒定的空间。由于列表中的每个单元格都可以从任何其他单元格访问，因此保留任何一个单元格都会导致保留整个列表

当您对无限列表进行更多评估时，它将占用越来越多的空间。如果不再需要，早期的元素将被垃圾收集，因此处理它的程序仍然可以在恒定的空间中运行，尽管垃圾收集开销会更高。如果需要列表中较早的元素，例如，因为您保留了对列表头部的引用，那么在计算列表时，列表将消耗线性空间，并最终耗尽可用内存

这种差异的原因是，在没有优化的情况下，典型的Haskell实现（如GHC）会为一个值分配一次内存，如

cycle

的第二个定义中的

xs'

，但会为函数调用重复分配内存，如第一个定义中的

cycle xs

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原则上，优化可能会将一个定义转换为另一个定义，但由于性能特征完全不同，在实践中不太可能发生这种情况，因为编译器通常对使程序表现更差相当保守。在某些情况下，由于前面提到的垃圾收集属性，循环变量会更糟糕。

区别完全在于内存表示。从语言语义的角度来看，它们是不可区分的——你无法编写一个能够区分它们的函数，因此你的两个版本的

cycle

被认为是同一个函数的两个实现（它们是参数到结果的完全相同的映射）。事实上，我不知道语言定义是否保证其中一个是循环的，另一个是无限的

但不管怎样，让我们展示ASCII艺术。周期性清单：

   +----+----+                 +----+----+
   | x0 |   ----->   ...   --->| xn |    |
   +----+----+                 +----+-|--+
     ^                                |
     |                                |
     +--------------------------------+

无限列表：

   +----+----+
   | x0 |   ----->  thunk that produces infinite list
   +----+----+

循环列表的问题是，从列表中的每个cons单元格都有一条路径，指向所有其他的和它本身。这意味着，从垃圾收集器的角度来看，如果一个cons单元是可访问的，那么所有cons单元都是可访问的。另一方面，在普通无限列表中，没有任何循环，因此从给定的cons单元只能到达其后续单元

请注意，无限列表表示法比循环表示法更强大，因为循环表示法仅适用于在一定数量的元素之后重复的列表。例如，所有素数的列表可以表示为无限列表，但不能表示为循环列表

还请注意，这种区别可以概括为两种不同的方式来实现

fix

功能：

fix, fix' :: (a -> a) -> a
fix  f = let result = f result in result
fix' f = f (fix' f)

-- Circular version of cycle:
cycle  xs = fix (xs++)

-- Infinite list version of cycle:
cycle' xs = fix' (xs++)

GHC库用于我的

fix

定义。GHC编译代码的方式意味着为

result

创建的thunk同时用作

f

应用程序的结果和参数。也就是说，thunk在被强制时，将调用

f

的目标代码，并将thunk本身作为其参数，并用结果替换thunk的内容

cycle xs = xs ++ cycle xs            -- 1
cycle xs = xs' where xs' = xs ++ xs' -- 2

这两种实现之间到底有什么区别

使用GHC，区别在于实现2创建了一个自引用值（

xs'

），而实现1只创建了一个恰好相同的thunk

为什么如果在循环列表中的某个位置保留一个cons单元，垃圾收集器也必须在分配之前保留所有内容

这也是GHC特有的。正如Luis所说，如果循环列表中有一个cons单元格的引用，那么只需遍历循环就可以访问整个列表。垃圾收集器是保守的，不会收集您仍然可以访问的任何内容

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Haskell是纯粹的，重构是合理的。。。只有在不考虑内存使用（以及其他一些事情，如CPU使用和计算时间）的情况下。Haskell语言没有指定编译器应该如何区分#1和#2。GHC该实现遵循某些内存管理模式，这些模式是合理的，但并不立即明显。

与其他语言完全相同……我误读了一个关于骑自行车的人的坏笑话，并料想会发生……相关问题似乎指的是很长的周期<代码>循环通常对于短循环给出很好的结果，但是对于长循环，您使用它的方式将决定无限列表表示是否会起作用，或者您是否最好更改程序的结构。

fix'

可能被称为

\u Y

？因为这就是它的本质——Y combinator，通过复制数据来模拟共享。@这取决于你对术语“Y combinator”的确切定义。据我所知，它指的是最狭义的术语

cycle xs = xs ++ cycle xs            -- 1
cycle xs = xs' where xs' = xs ++ xs' -- 2