如何提高在Haskell中生成输出字符串的性能？

Question

如何提高在Haskell中生成输出字符串的性能？

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我有一个程序，我试图让它运行更快，主要是为了学习更多关于Haskell的知识。作为比较，我已经用C写了同样的程序，并获得了4倍的速度提升。我预期C会更快，但这种差异让我认为我做错了什么。

因此，我对Haskell代码进行了分析，发现超过50%的时间花费在生成格式化的String上。所以仅这一部分就比我的整个C程序运行时间还要长。这个函数类似于以下形式：

display :: POSIXTime -> [(Int, Centi)] -> IO()
display t l = putStrLn $ t_str ++ " " ++ l_str
    where
        t_str = show . timeToTimeOfDay . unsafeCoerce $ (t `mod` posixDayLength)
        l_str = intercalate " " $ map displayPair l
        displayPair (a,b) = show a ++ " " ++ show b

关于代码的注释： unsafeCoerce是将NominalDiffTime转换为DiffTime，它们具有相同的类型，但这比我之前使用的toRational . fromRational更快。 Centi在Data.Fixed中定义，是一个带有2位小数的数字。 TimeOfDay只包含小时、分钟和秒（以皮秒精度存储）。 `mod` posixDayLength是为了忽略日期，仅获取当天的时间（因为这是我关心的...从时间戳得到，并且我知道它必须是今天 - 我只关心今天的时间）。

我尝试过使用ShowS（String -> String）来连接结果，但这并不明显更快。

我尝试过使用Data.Text，但这使得代码变慢了（可能是花费了太多时间打包字符串）。

我曾经把putStrLn放在一个单独的函数中，但在这里它更快（少建立thunk？但是为什么？）。

有没有简单的方法可以改进Haskell的输出性能？我有所遗漏吗？

- dave

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type String = [Char]并不适合（也不是设计用来）处理对性能要求较高的任务（Data.ByteString和Data.Text则更为适用）。但这是否重要呢？我认为这很可能受到IO性能的限制，C版本几乎没有在程序本身中执行任何时间。 - leftaroundabout

尝试使用“Text”而不是“String”！链表并不适用于高性能。 - kqr

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@dave 使用 Data.Text.IO。 - Michael Snoyman

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如果您发布了可以编译并使用“criterion”或“TimeIt”的完整代码，我很乐意帮助您。 - Thomas M. DuBuisson

你的一些结构很慢。例如，你经常使用 ++ - 使用 Text 的 append 会更快。 - Thomas M. DuBuisson

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- dave · Answer 1

为了产生输出，最高的性能可以通过避免使用String而选择ByteString或Text来实现。为了构建输出，有一个特殊的数据类型称为Builder。在[ByteString] hackage描述中有一个带有示例的良好描述。

生成的代码如下：

import Data.Monoid
display :: POSIXTime -> [(Int, Centi)] -> IO()
display t l = hPutBuilder stdout $ t_str <> space <> l_str
    where
        space = (byteString . pack) " "
        t_str = (byteString . pack . show . timeToTimeOfDay . unsafeCoerce) $ (t `mod` posixDayLength)
        l_str = foldr <> space $ map displayPair l
        displayPair (a,b) = intDec a <> space <> (byteString . pack . show) b

构建器数据类型会构建出一些块，然后将它们在 O(1) 的时间复杂度内连接到输出缓冲区中。不幸的是，并非所有类型都有相应的构建器，只有基本类型才有。因此，对于其他类型的输出，唯一的解决方案就是打包字符串……或者编写一个函数来创建构建器（并将其添加到库中？）。