Performance 为什么哈斯克尔（GHC）跑得这么快？

Haskell（带有

GHC

编译器）是一个。如果使用得当，它可以接近低级语言。（Haskeller最喜欢做的一件事是尝试获得C的5%以内（甚至超过它，但这意味着你使用的是一个低效的C程序，因为GHC将Haskell编译为C）。）我的问题是，为什么

Haskell是声明性的，基于lambda演算。机器架构显然是必不可少的，大体上是基于图灵机器的。事实上，Haskell甚至没有具体的评估顺序。此外，您不需要处理机器数据类型，而是始终使用代数数据类型

最奇怪的是高阶函数。您可能会认为，在运行中创建函数，并将其丢弃，会使程序变得更慢。事实上，要优化Haskell代码，您需要使其更加优雅和抽象，而不是像机器一样。如果Haskell的更高级的功能不改进的话，它们似乎都不会影响它的性能

抱歉，如果这听起来太过分了，但我的问题是：考虑到Haskell（用GHC编译）的抽象性质和与物理机器的差异，为什么它会这么快？

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注：我之所以说C和其他命令式语言与图灵机有些相似（但没有达到Haskell与Lambda演算相似的程度），是因为在命令式语言中，有有限数量的状态（也称为行号）以及磁带（ram），以使状态和当前磁带决定对磁带执行的操作。有关从图灵机器到计算机的过渡，请参见维基百科条目。

我同意迪特里希·埃普的观点：GHC的快速发展是由多种因素共同作用的结果

首先也是最重要的是，Haskell的水平非常高。这使编译器能够在不破坏代码的情况下执行积极的优化

想想SQL。现在，当我编写一个

SELECT

语句时，它可能看起来像一个命令循环，但事实并非如此。它可能看起来像是在该表中的所有行上循环，试图找到与指定条件匹配的行，但实际上“编译器”（DB引擎）可能正在执行索引查找，这具有完全不同的性能特征。但由于SQL是如此高级，“编译器”可以替代完全不同的算法，透明地应用多个处理器或I/O通道或整个服务器，等等

我认为哈斯克尔也是一样。您可能认为您只是要求Haskell将输入列表映射到第二个列表，将第二个列表过滤到第三个列表，然后计算结果中的项目数。但您没有看到GHC在幕后应用流融合重写规则，将整个过程转换为一个紧密的机器代码循环，在不分配任何数据的情况下通过一次数据传递完成整个工作——这种事情会很乏味，容易出错，而且不可手工维护。这只有在代码中缺乏底层细节的情况下才有可能实现

另一种看待它的方式可能是…为什么哈斯凯尔不快？它做了什么使它变慢

它不是像Perl或JavaScript那样的解释语言。它甚至不像Java或C#那样是一个虚拟机系统。它一直编译到本机代码，因此没有开销

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不像OO语言[java，c]，javascript……，Haskell有全类型擦除[C，C++，Pascal…]。所有类型检查仅在编译时进行。因此，也没有运行时类型检查来降低速度。（就此而言，没有空指针检查。比如说，在Java中，JVM必须检查空指针，如果您遵守一个异常，JVM必须抛出一个异常。Haskell不必费心进行该检查。）

你说“在运行时动态创建函数”听起来很慢，但如果你仔细观察，你实际上并没有这样做。看起来像是你做的，但你没有。如果你说

（+5）

，那么，这是硬编码到源代码中的。它不能在运行时更改。所以它不是一个真正的动态函数。甚至curry函数实际上也只是将参数保存到数据块中。所有可执行代码实际上都存在于编译时；没有运行时解释。（与其他一些具有“eval函数”的语言不同。）

想想帕斯卡。它很旧，没有人真正使用它了，但没有人会抱怨帕斯卡速度慢。它有很多不喜欢的地方，但缓慢并不是其中之一。Haskell除了进行垃圾收集而不是手动内存管理之外，并没有做与Pascal不同的事情。不可变的数据允许对GC引擎进行多次优化（这会使评估变得有些复杂）

我认为哈斯凯尔看起来先进、成熟、高水平，每个人都认为“哦，哇，这真的很强大，它一定非常慢！”但事实并非如此。或者至少，这不是你所期望的。是的，它有一个惊人的打字系统。但是你知道吗？这一切都发生在编译时。在运行时，它已经消失了。是的，它允许您用一行代码构造复杂的ADT。但是你知道吗？ADT只是

struct

s的普通C

union

。没别的了

真正的杀手是懒惰的评估。当您正确地理解了代码的严格性/惰性时，您可以编写出仍然优雅而漂亮的速度极快的代码。但是如果你把这些东西弄错了，你的程序就会慢上千倍，这是为什么会发生的，这真的不明显

例如，我编写了一个小程序来计算每个字节在文件中出现的次数。对于25KB的输入文件，程序运行了20分钟，占用了6GB内存！那太荒谬了！！但后来我意识到了问题所在，添加了一个单一的爆炸模式