在函数之间传递大型数据结构的 F# 效率影响

Question

F# 如何将数据从调用函数传递到被调用函数？它是在移交数据之前复制数据还是只是传递一个指针？我会认为后者，但想确定一下。在相关说明中，以下 2 种 F# 代码样式是否对性能有任何影响。

let someFunction e =
    1//pretend this is a complicated function

let someOtherFunction e =
    2//pretend this is a complicated function

let foo f largeList=
    List.map (fun elem -> f elem)

let bar largeList =
    largeList
    |> foo someFunction
    |> foo someOtherFunction


let bar2 largeList =
    let foo2 f f2 =
        largeList
        |> List.map (fun elem -> f elem)
        |> List.map (fun elem -> f2 elem)
    foo2 someFunction someOtherFunction

您希望 bar 的性能与 bar2 不同吗？如果没有，我应该注意哪些情况会有所不同？

Answer 1

简答：

没有。不会复制整个列表，只是对它的引用。

长答案：

在 F# 中（就像在 C# 中一样）值和引用类型都可以通过值或引用传递。

默认情况下，值类型和引用类型都是按值传递的。

对于值类型（结构），这意味着您将传递整个数据结构的副本。
在引用类型（类、可区分联合、记录等）的情况下，这意味着引用是按值传递的.这并不意味着复制了整个数据结构，它只是意味着复制了引用数据结构的int/int64。

如果您正在使用可变数据结构，例如ResizeArray<'T> (.NET List<'T>) 类，按值传递引用可能会产生影响。例如，也许您传递给它的函数将元素添加到列表中？这样的更新将应用于从两个位置引用的数据结构。由于您的问题使用了不可变的 F# List，因此您不必担心这个！

您还可以通过引用传递 value/reference 类型，有关详细信息，请参阅：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd233213.aspx#Anchor_4

F# list 是作为单链表实现的，这意味着访问头部和前置操作是 O(1)。这些数据结构的内存效率也很高，因为当您将一个元素添加到列表中时，您只需要存储新值和对列表其余部分的引用。

所以你可以看到它是如何工作的，这样的数据结构可以这样实现：

type ExampleList<'T> = 
    |Empty
    |Cons of 'T * List<'T>

附加信息：

List.map 被急切求值，这意味着每次调用它时，都会创建一个新列表。如果您使用 Seq.map（F# List 实现了 IEnumerable<'T> 接口），它是延迟计算的，您可以仅在列表的枚举中计算这两个映射操作。

largeList
|> Seq.map (fun elem -> f elem)
|> Seq.map (fun elem -> f2 elem)
|> List.ofSeq

这对于大型列表来说可能更有效，因为它只涉及分配一个新的结果列表，而不是两个。

在函数之间传递大型数据结构的 F# 效率影响

F# efficiency implications of passing large data structures between functions

performance

f#

pass-by-value