Haskells 弱头范式

Question

我偶然发现了一些恼人的事情。我知道 haskell 适用于弱头范式 (WHNF)，我知道这是什么。在 ghci 中键入以下代码（据我所知，我正在使用命令 :sprint 将表达式简化为 WHNF。）：

let intlist = [[1,2],[2,3]]
:sprint intlist

给出 intlist = _ 这对我来说完全有意义。

let stringlist = ["hi","there"]
:sprint stringlist

给出 stringlist = [_,_] 这已经让我感到困惑。但是然后：

let charlist = [['h','i'], ['t','h','e','r','e']]
:sprint charlist

出人意料地给出charlist = ["hi","there"]

据我了解Haskell，字符串就是字符列表，这似乎可以通过检查类型 "hi" :: [Char] 和 ['h','i'] :: [Char].[=18= 来确认]

我很困惑，因为根据我的理解，上面的所有三个示例都或多或少相同（列表的列表），因此应该简化为相同的 WHNF，即 _。我错过了什么？

谢谢

Answer 1

请注意 :sprint 而不是 将表达式简化为 WHNF。如果是这样，那么以下将给出 4 而不是 _:

Prelude> let four = 2 + 2 :: Int
Prelude> :sprint four
four = _

相反，:sprint 采用绑定的名称，遍历绑定值的内部表示，并在使用 [= 时显示已经 "evaluated parts"（即构造函数的部分） 19=] 作为未计算的 thunk 的占位符（即暂停的惰性函数调用）。如果该值完全未评估，则不会进行任何评估，甚至不会对 WHNF 进行评估。（如果价值被完全评估，你会得到那个，而不仅仅是 WHNF。）

您在实验中观察到的是多态与单态数字类型的组合、字符串文字与显式字符列表的不同内部表示等。基本上，您正在观察不同文字表达式的技术差异编译成字节码。因此，将这些实现细节解释为与 WHNF 有关会使您无可救药地感到困惑。通常，您应该仅将 :sprint 用作调试工具，而不是将其用作了解 WHNF 和 Haskell 评估语义的方法。

如果你真的想了解 :sprint 在做什么，你可以在 GHCi 中打开一些标志，看看表达式是如何实际处理的，因此，最终编译成字节码：

> :set -ddump-simpl -dsuppress-all -dsuppress-uniques

在此之后，我们可以看到您的 intlist 给出 _ 的原因：

> let intlist = [[1,2],[2,3]]
==================== Simplified expression ====================
returnIO
  (: ((\ @ a $dNum ->
         : (: (fromInteger $dNum 1) (: (fromInteger $dNum 2) []))
           (: (: (fromInteger $dNum 2) (: (fromInteger $dNum 3) [])) []))
      `cast` <Co:10>)
     [])

可以忽略returnIO和外面的:调用，专注于((\ @ a $dNum -> ...

开头的部分

此处 $dNum 是 Num 约束的字典。这意味着生成的代码还没有解析类型 Num a => [[a]] 中的实际类型 a，因此整个表达式仍然表示为一个函数调用，它采用（字典）适当的 [=30] =] 类型。换句话说，这是一个未评估的 thunk，我们得到：

> :sprint intlist
_

另一方面，指定类型为Int，代码完全不同：

> let intlist = [[1::Int,2],[2,3]]
==================== Simplified expression ====================
returnIO
  (: ((: (: (I# 1#) (: (I# 2#) []))
         (: (: (I# 2#) (: (I# 3#) [])) []))
      `cast` <Co:6>)
     [])

:sprint 输出也是如此：

> :sprint intlist
intlist = [[1,2],[2,3]]

同样，文字字符串和字符的显式列表具有完全不同的表示形式：

> let stringlist = ["hi", "there"]
==================== Simplified expression ====================
returnIO
  (: ((: (unpackCString# "hi"#) (: (unpackCString# "there"#) []))
      `cast` <Co:6>)
     [])

> let charlist = [['h','i'], ['t','h','e','r','e']]
==================== Simplified expression ====================
returnIO
  (: ((: (: (C# 'h'#) (: (C# 'i'#) []))
         (: (: (C# 't'#)
               (: (C# 'h'#) (: (C# 'e'#) (: (C# 'r'#) (: (C# 'e'#) [])))))
            []))
      `cast` <Co:6>)
     [])

和 :sprint 输出中的差异表示 GHCi 认为表达式的哪些部分已评估（显式 : 构造函数）与未评估（unpackCString# thunk）的工件。

Haskells 弱头范式

Haskells Weak Head Normal Form

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