在 F# 中，有多少额外内存采用代数类型编码的值？

Question

我正在为一种小语言做一个解释器来做 Array/relational 编程，就像在 kdb+ 中一样。

我想知道当一个值像这样在 AGDT 中编码时，F# 会增加多少内存：

type value =
  | Dec of int
  | Num of int array
  | Float of float array
  | Array of value
  | Arr of value array

let print x =
    printfn "%A" x


let a = [|1; 2|]
let b = Num(a)
let c = [| Dec(1); Dec(2) |]
//print (sizeof Arr) Don't have a easy way to do this

我想知道在 F# 中 a、b、c 的性能是否相同。这个想法是解释器需要主要处理数组。

因为看起来（根据我在 SO 中的搜索）.NET 没有直接的方法来检查值的内存大小，所以我在 swift:

中做了类似的事情

indirect enum ExprC {
    case IntC(x:Int32)
    case IntA(x:Array<Int32>)
    case ArrayC(x:Array<ExprC>)
}
let values:[Int32] = [1, 2]
let v1 = ExprC.ArrayC(x: [ExprC.IntC(x:1), ExprC.IntC(x: 2)])
let v2 = ExprC.IntA(x: values)

print(sizeofValue(values))
print(sizeofValue(v1))
print(sizeofValue(v2))

//RESULTS
//8
//8
//8

顺便说一句，这个结果出乎我的意料，我想编码一定有额外的存储成本，所以我不确定这是否会发生在 F# 中。

Answer 1

F# 编译器将 ADT 转换为 .NET 密封的 class 层次结构。你的例子将被翻译成这样的东西（粗略地说）：

public class value {
  public class Dec : value { public int Item { get; } }
  public class Num : value { public int[] Item { get; } }
  public class Float : value { public double[] Item { get; } }
  public class Array : value { public value Item { get; } }
  public class Arr : value { public value[] Item { get; } }
}

除此之外，真的很难说，因为 classes 的分配方式可能因 VM 实现和底层机器架构而异。例如，在 Windows 和 x86/x64 上的完整 .NET FW 上，object 将具有 32 位或 64 位 object header 加上任何object 的内容可能是对齐的（查看 this post 了解一些细节）。这意味着，例如，您的 Dec 案例将占用 8 或 12 个字节。

但是，其他 VM 实现可能会做不同的事情。 CoreCLR、Mono、MicroFW、.NET CF - 所有人都可能对 object 分配有自己的看法，.NET Native 编译器甚至可能完全优化整个事情。

这就是为什么 .NET 无法告诉您 class 的 "size"：一般来说，它不知道。想一想，谈论 "size" 甚至可能并不总是有意义的。 Swift 可以摆脱它，因为它没有 open-standard 虚拟机，所以它可以为所欲为。

如果你真的需要保证特定的内存布局，.NET 确实有一个东西（查找 StructLayoutAttribute），但它不适用于 ADT，这是可以理解的。

最后，我觉得你的注意力可能被误导了。为什么你想知道这些事情，究竟是什么？如果你真的关心内存占用，你根本不应该使用 F#（或 Swift），你应该使用 C（或者，如果你真的喜欢函数式编程，请查看 Rust）。否则，请记住 "premature optimization".

在 F# 中，有多少额外内存采用代数类型编码的值？

How much extra memory take a value encoded in a algebraic type in F#?

memory

f#

overhead

algebraic-data-types