performance - HasCallStack 如何影响 Haskell 中正常分支的性能？

Question

到达错误分支时生成调用堆栈具有运行时成本；这很容易理解。

但是 HasCallStack约束也会影响正常分支的性能吗？如何？

Answer 1

添加HasCallStack的效果对函数的约束foo或多或少等同于:

为调用堆栈添加一个额外的输入参数到 foo的参数列表；

在哪里foo被调用，为其构造一个调用栈参数，方法是将一个信息帧(由函数名“foo”和调用它的源位置组成)插入输入调用栈(如果 foo 从另一个函数调用HasCallStack 约束)或空调用堆栈(如果它是从没有 HasCallStack 约束的函数调用的)。

所以......如果你有一些功能:

foo :: HasCallStack => Int -> String -> String
foo n = bar n '*'

bar :: HasCallStack => Int -> Char -> String -> String
bar n c str = if n >= 0 then c' ++ ' ':str ++ ' ':c'
              else error "bad n"
  where c' = replicate n c

baz :: String
baz = foo 3 "hello"

然后添加 HasCallStack至foo和 bar (但不理会baz)与您编写的效果基本相同:

foo cs n = bar cs' n
  where cs' = pushCallStack ("bar", <loc>) cs
bar cs n c str
  = if n >= 0 then c' ++ ' ':str ++ ' ':c'
    else error cs' "bad n"
  where c' = replicate n c
        cs' = pushCallStack ("error", <loc>) cs
baz = foo cs' 3 "hello"
  where cs' = pushCallStack ("foo", <loc>) emptyCallStack

因此，未优化的基准性能成本是每个用 HasCallStack 修饰的函数的额外参数的成本。加上为修饰函数的每个调用点提供该参数的 thunk 分配的成本。 (即使没有触发错误，也会支付这些费用。)

在实践中，优化的代码将......呃......优化。例如，如果上面的例子是用 -O2 编译的, foo将被内联和 bar将专门定义baz这样调用堆栈的唯一运行时成本是静态指针(指向为 error 调用创建完整调用堆栈的 thunk)被传递给 bar 的专用版本。 (但被忽略，因为没有产生错误)。

GHC 似乎不够聪明，无法确定 baz永远不会跟随error案例，因此根本不需要堆栈帧。