使用 bang 模式时，IO monad 会变得严格吗？

Question

我期待以下代码片段：

main = do
    let !x = [2,3,5,2,3,5,6,7,1,3,0,1]
    begin <- getCPUTime
    let !rx = reverse x
    end <- getCPUTime
    putStrLn $ "Calculation time: " ++ show (end - begin) ++ " ps."
    putStrLn $ "Result: " ++ show rx

与以下版本相同：

main = do
    let x = [2,3,5,2,3,5,6,7,1,3,0,1]
    begin <- x `seq` getCPUTime
    let rx = reverse x
    end <- rx `seq` getCPUTime
    putStrLn $ "Calculation time: " ++ show (end - begin) ++ " ps."
    putStrLn $ "Result: " ++ show rx

这是真的吗？如果 x 和 rx 在第一个版本中当 "needed" 计算为 WHNF 时，这是错误的。

顺便说一句，我想提出一个用于深度评估的语法糖，命名为"double bang pattern"。

Answer 1

您提供的特定代码示例生成相同的编译代码。如果你参加以下课程：

{-# LANGUAGE BangPatterns #-}

module Bang where

import System.CPUTime

main1 = do
    let !x = [2,3,5,2,3,5,6,7,1,3,0,1]
    begin <- getCPUTime
    let !rx = reverse x
    end <- getCPUTime
    putStrLn $ "Calculation time: " ++ show (end - begin) ++ " ps."
    putStrLn $ "Result: " ++ show rx

main2 = do
    let x = [2,3,5,2,3,5,6,7,1,3,0,1]
    begin <- x `seq` getCPUTime
    let rx = reverse x
    end <- rx `seq` getCPUTime
    putStrLn $ "Calculation time: " ++ show (end - begin) ++ " ps."
    putStrLn $ "Result: " ++ show rx

并编译它（使用 GHC 版本 8.6.5）：

stack ghc -- -dsuppress-all -dsuppress-uniques -ddump-simpl -fforce-recomp -O2 Bang.hs

你会在转储的GHC核心中发现main1和main2被编译成完全相同的代码，实际上被拉出到一个单独的main4函数中：

main1
main1 = main4 `cast` <Co:3>

main2
main2 = main4 `cast` <Co:3>

但是，一般来说，let !x = ... 构造并不完全等同于使用 let x = ... 后跟 x `seq` y。例如下面两个IO动作是不同的：

foo :: IO ()
foo = do
  let !x = undefined
  return ()

bar :: IO ()
bar = do
  let x = undefined
  return $ x `seq` ()

第一个立即产生异常：

main = do
    print 1
    foo       -- EXCEPTION!
    print 2

第二个在执行时什么都不做，但如果您尝试仔细检查它的结果，则会生成异常：

main = do
    print 1
    bar        -- does nothing
    print 2
    x <- bar   -- also does nothing
    print 3
    () <- bar  -- EXCEPTION!
    print 4

我相信在脱糖之后，bar和foo等同于：

bar = return (undefined `seq` ())
foo = undefined `seq` return ()

这解释了他们不同的行为。

使用 bang 模式时，IO monad 会变得严格吗？

Does IO monad become strict when bang pattern is used?

haskell

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monads

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