优先使用 CPS 而不是代数数据类型的要求是什么？

Question

我对代数数据类型没有什么经验，因为我使用的语言没有本地支持。通常可以使用连续传递样式来获得类似的体验，但 CPS 编码类型的处理不太舒服。

考虑到这一点，为什么像 Parsec 这样的库会使用 CPS？

newtype ParsecT s u m a
    = ParsecT {unParser :: forall b .
                 State s u
              -> (a -> State s u -> ParseError -> m b) -- consumed ok
              -> (ParseError -> m b)                   -- consumed err
              -> (a -> State s u -> ParseError -> m b) -- empty ok
              -> (ParseError -> m b)                   -- empty err
              -> m b
             }

一个线索是 try 解析器，它通过传递 empty error continuation 来排除 consumed error 的情况在这两种情况下：

try :: ParsecT s u m a -> ParsecT s u m a
try p =
    ParsecT $ \s cok _ eok eerr ->
    unParser p s cok eerr eok eerr
--                   ^^^^     ^^^^

这是可能的，因为 cerr 和 eerr 这两个延续具有相同的类型，只是它们的位置不同，这让我想起了结构类型。虽然我认为你不能用 ADT 做到这一点，但可能有一种方法可以用它们实现相同的行为。除此之外，单个组合器并不能证明依赖 CPS 的影响深远的决定是合理的。那么为什么做出这个决定？

Answer 1

Antoine Latter 于 2009 年 3 月 2 日在 commit a98a3ccb 中进行了此更改。提交评论只是：

commit a98a3ccbca9835fe749b8cd2d475a0494a84a460
Author: Antoine Latter <aslatter@gmail.com>
Date:   Mon Mar 2 00:20:00 2009 +0000

    move core data type over to CPS

它取代了 ParsecT 的原始 ADT：

data ParsecT s u m a
    = ParsecT { runParsecT :: State s u -> m (Consumed (m (Reply s u a))) }

对于您问题中的新版本，添加一个 runParsecT 适配器以将所有内容转换回来：

runParsecT :: Monad m => ParsecT s u m a -> State s u -> m (Consumed (m (Reply s u a)))
runParsecT p s = unParser p s cok cerr eok eerr
    where cok a s' err = return . Consumed . return $ Ok a s' err
          cerr err = return . Consumed . return $ Error err
          eok a s' err = return . Empty . return $ Ok a s' err
          eerr err = return . Empty . return $ Error err

我看到他做了一个 blog post in February 2009 ，他写了关于终于理解 CPS 风格的文章，并写了一个 CPS 版本的 MaybeT。他没有谈论任何性能优势，只是指出 CPS 风格的优势在于 MaybeT 的 Monad 和 MonadPlus 实例可以在不调用 >>= 或return 在底层 monad 上或对 Maybe 值进行显式案例分析。

在后来的 December 2009 blog post 中，他写到他“对功能化 monad 转换器的痴迷”，给出了一个 ErrorT 的例子并明确指出：

I haven't benchmarked whether or not this is faster for anything, but I find the whole thing a lot of fun.

但是， 他随后在同一个博客中继续 post 讨论如何向 Parsec 3 添加功能以使其成为 monad 转换器而不是普通的旧转换器monad 并在输入类型上对其进行参数化导致性能不佳（在某些基准测试中大约慢 1.8 倍）。他发现转换为 CPS 风格后，Parsec 3 与 Parsec 2 一样快，至少在不使用那些新的抽象（转换器）时是这样。

推测时间点，我认为 Antoine 认为 CPS 很“酷”并且具有吸引他的风格优势，因此他在开发 Parsec 3 时将其放在首位。当 Parsec 3 中的新抽象导致一个性能问题，他偶然发现将其转换为 CPS 似乎可以解决这些问题，尽管他没有详细研究原因（只是博客中的一些推测 post）。但是，我有点不清楚他是 实际上 在发现性能优势之前首先转换为 CPS，还是尝试 CPS 并期望它可能有助于提高性能。博客 post 读起来像是故意进行转换以解决性能问题，但这可能只是为了在博客 post.

中进行更简单的阐述。

Answer 2

一个大问题是 ParsecT 是一个 monad 转换器，使用 ADTs 定义的 monad 转换器比使用 CPS 的 monad 转换器更能阻止优化。

表达式 pure x >>= k :: ExceptT e m a 给出了一个最小的说明性示例。

将 ExceptT e m a 定义为 m (Either e a)，该表达式不能很好地简化，因为它涉及基础 monad m 的 (>>=)是抽象的。
将 ExceptT e m a 定义为 forall r. (Either e a -> m r) -> m r，pure x >>= k 基本上 beta-reduces 到 k x，而不对 m 做任何假设.

您需要专门化 m 来优化 m (Either e a) 类型的术语，而基于延续的变体可以在没有专门化的情况下走很长一段路。

然而，CPS 也不是 Haskell 中的理想表示，因为延续是在堆上分配的函数。功能便宜但不是零成本。

归根结底，monad 转换器中 m 的抽象性确实妨碍了优化，您必须专门化，即打破模块化。因此，一种更有前途的方法是使用一些特殊的原始 monad (IO)，并得到运行-time 系统的专门支持，作为效果系统的基础。

另见演讲 Effects for Less, by Alexis King, and the related library eff。

优先使用 CPS 而不是代数数据类型的要求是什么？

What are the requirements to prefer CPS over algebraic data types?

haskell

functional-programming

algebraic-data-types

continuation-passing