具有单个严格字段的​​现有数据类型

Existential data types with a single strict field

所以我有一个具有单个严格字段的​​存在数据类型:

data Uncurry (a :: i -> j -> *) (z :: (i,j)) =
  forall x y. z ~ '(x,y) => Uncurry !(a x y) 

使用 unsafeSizeof 进行的实验(从 this answer 中窃取)让我相信它可以是零内存开销:

λ p = (0, '[=11=]') :: (Int, Char)
λ q = Uncurry p
λ unsafeSizeof p
10
λ unsafeSizeof q
10

所以看起来 Uncurry 有点像 newtype,仅在编译时使用。

这对我来说很有意义,因为相等断言不需要随身携带字典。

这是一个有效的解释吗? GHC(或 Haskell 报告)对此有任何保证吗?还是我只是走运?

编辑修复了一些细节:四边形为 8 个字节并解释了静态 link 字段。

我认为 unsafeSizeOf 不准确 并且 您误解了它的输出。请注意,它旨在仅显示顶级闭包的内存使用情况,而不是对象的总 space 使用情况。我认为,您看到的是 q 添加 到元组 p 中需要 10 个字节(而 pp 中需要 10 个字节到盒装Char和盒装Int)。此外,我的测试表明顶层构造函数实际上每个都需要 24 个字节(在 64 位架构上),即使 unsafeSizeOf 也为我报告了 10 个字节。

特别是,如果我使用 GHC 8.0.2 stack ghc -- -fforce-recomp -ddump-asm -dsuppress-all -O2 ZeroMemory.hs 编译以下测试程序:

{-# LANGUAGE ExistentialQuantification #-}
{-# LANGUAGE PolyKinds #-}
{-# LANGUAGE DataKinds #-}
{-# LANGUAGE TypeFamilies #-}

module ZeroMemory where

data Uncurry (a :: i -> j -> *) (z :: (i, j)) =
  forall x y . z ~ '(x,y) => Uncurry !(a x y)

q :: Uncurry (,) '(Int, Char)
q = Uncurry (0, '[=10=]')

r :: Uncurry (,) '(Int, Char)
r = Uncurry (1, '')

那么顶级 q 闭包的内存占用如下所示:

q_closure:
    .quad   Uncurry_static_info
    .quad   $s$WUncurry_$d~~_closure+1
    .quad   q1_closure+1
    .quad   3

注意这里每个.quad实际上是8个字节;它是旧式 16 位 "words" 的 "quad"。我相信这里最后的 quad,值为 3,是 the GHC implementation commentary 中描述的 "static link field",因此不适用于 "typical" 堆分配对象。

所以,忽略这个最终字段,顶层 q 闭包的总大小是 24 个字节,它指的是 q1_closure 表示包含的元组:

q1_closure:
    .quad   (,)_static_info
    .quad   q3_closure+1
    .quad   q2_closure+1
    .quad   3

另外 24 个字节。

q2q3 闭包是盒装的 IntChar 因此每个占用两个四边形(16 字节)。因此,q 总共占用 10 个四边形,即 80 个字节。 (我将 r 作为完整性检查包括在内,以确保我没有错误识别任何共享信息。)

一个 p 元组本身的内存占用相当于 q1_closure,所以 7 个四边形或 56 个字节。

data 永远不会转换为 newtypeUncurry 确实添加了一个新的闭包,并且从 GHC 8.0.2 开始,~ 字典的指针实际上也被移动了。因此,Uncurry 有一个包含三个词的闭包。

unsafeSizeof 是不正确的,因为 Array# 以字存储其大小,而 ByteArray# 以字节存储其大小,因此 sizeofByteArray# (unsafeCoerce# ptrs) returns 数字字数而不是预期的字节数。在 64 位系统上正确的版本应该是这样的:

unsafeSizeof :: a -> Int
unsafeSizeof !a =
  case unpackClosure# a of
    (# x, ptrs, nptrs #) ->
      I# (8# +# sizeofArray# nptrs *# 8# +# sizeofByteArray# ptrs)

但是请注意,unsafeSizeof 只给出了最顶层闭包的大小。因此,任何盒装元组的闭包大小都是 24,这与 Uncurry t 的闭包大小一致,因为 Uncurry 有一个信息指针,~ 的无用指针,以及元组字段的指针。这种巧合也适用于之前的错误 unsafeSizeof 实现。但是 Uncurry t 的总大小大于 t.