为什么Haskell（GHC）如此快速？
Haskell（与GHC编译器） 比你想象的要快很多 。 正确使用，它可以接近低级语言。 （Haskellers最喜欢的做法是尝试在C的5％以内（甚至可以打败它，但这意味着你正在使用一个低效的C程序，因为GHC把C编译成Haskell）。我的问题是，为什么？
Haskell是声明式的，基于lambda演算。 机器体系结构显然是必不可less的，大致基于图灵机。 事实上，Haskell甚至没有具体的评估顺序。 另外，不用处理机器数据types，而是始终创build代数数据types。
最奇怪的是高阶function。 你可能会认为，即时创build函数并将其扔掉，会使程序变慢。 但是使用更高阶的函数实际上使得Haskell更快。 实际上，它似乎优化了Haskell代码，您需要使其更加优雅和抽象，而不是更像机器。 如果Haskell的更高级的function没有改进，那么它的性能甚至都不会影响它的性能。
对不起，如果这听起来简单，但这里是我的问题： 为什么Haskell（与GHC编译）如此之快，考虑到其抽象的性质和与物理机器的差异？
注意：我说C语言和其他命令式语言的原因有点类似于图灵机（但是不像Haskell类似于Lambda微积分），在命令式语言中，有一个有限数量的状态（又称行号） ，以及一个磁带（公羊），这样的状态和当前磁带决定如何做磁带。 请参阅维基百科条目， 图灵机等价物 ，以便从图灵机转换到计算机。
我认为这是一个有点意见的基础。 但我会尽力回答。
我同意迪特里希·埃普（Dietrich Epp）的观点：这是GHC快速组合的几件事情 。
首先，Haskell是非常高级的。 这使编译器能够执行积极的优化而不会破坏您的代码。
想想SQL。 现在，当我编写一个SELECT语句时，它可能看起来像一个命令循环， 但它不是 。 它可能看起来像遍历该表中的所有行，试图find符合指定条件的行，但实际上 “编译器”（数据库引擎）可能正在做一个索引查找 – 它具有完全不同的性能特征。 但是由于SQL是如此高级的，“编译器”可以完全不同的algorithm，透明地应用多个处理器或者I / O通道或者整个服务器 ，等等。
我认为Haskell是一样的。 您可能会认为您刚刚要求Haskell将input列表映射到第二个列表，将第二个列表筛选到第三个列表中，然后计算结果的项目数。 但是你没有看到GHC在后台应用stream融合重写规则，把整个事物转换成一个严格的机器代码循环，这个循环把整个工作一次一遍地传递给数据，而没有分配 – 这种事情会手工编写是乏味，易出错和不可维护的。 这只是因为代码中缺less低级细节才可能实现。
另一种看待它的方法可能是…为什么Haskell 不应该快？ 这是什么让它变慢？
这不是像Perl或JavaScript这样的解释性语言。 它甚至不是像Java或C＃这样的虚拟机系统。 它一直编译到本机机器码，所以没有开销。
与OO语言[Java，C＃，JavaScript …]不同，Haskell具有完整的types擦除[如C，C ++，Pascal …]。 所有的types检查只在编译时发生。 所以没有任何运行时types检查来减缓你的速度。 （对于这个问题，没有空指针检查，在Java中，JVM必须检查空指针并抛出一个exception，如果你遵守这个指针，Haskell就不必担心这个检查。
您认为“在运行时dynamic创build函数”听起来很慢，但如果仔细观察，实际上并没有这样做。 它可能看起来像你做的，但你没有。 如果你说(+5) ，那么这是硬编码到你的源代码。 它不能在运行时更改。 所以这不是一个真正的dynamicfunction。 即使curried函数实际上只是将参数保存到数据块中。 所有的可执行代码实际上都是在编译时存在的; 没有运行时的解释。 （与其他一些具有“eval函数”的语言不同）
想想帕斯卡。 它已经很老了，没有人再使用它了，但是没有人会抱怨Pascal很慢 。 有很多不喜欢的东西，但慢的不是其中之一。 Haskell实际上并没有像Pascal这么做，除了垃圾收集而不是手动内存pipe理。 而且不可变的数据允许对GC引擎进行几次优化[懒惰的评估稍微复杂化]。
我认为Haskell 看上去是先进的，高级的，高级的，大家都认为“哇，这真的很厉害， 一定是太慢了！ ”但事实并非如此。 或者至less，这不符合你的期望。 是的，它有一个惊人的types系统。 但你知道吗？ 这一切都发生在编译时。 通过运行，它消失了。 是的，它允许你用一行代码构造复杂的ADT。 但是你知道吗？ ADT只是一个简单的普通C struct的结合struct 。 而已。
真正的杀手是懒惰的评价。 当你的代码被严格/懒惰的时候，你可以编写一些高雅而又美丽的代码。 但是如果你弄错了这个东西，你的程序会慢几千倍 ，为什么会这样呢？
例如，我写了一个简单的小程序来计算每个字节出现在文件中的次数。 对于一个25KB的input文件，该程序需要20分钟的时间才能运行并吞下6千兆字节的RAM！ 这太荒唐了！ 但是后来我意识到问题出在哪里，加了一个单一的模式，运行时间降到了0.02秒 。
这就是Haskell出乎意料地缓慢的地方。 它肯定需要一段时间才能习惯它。 但是随着时间的推移，编写真正快速的代码变得更容易。
是什么让Haskell这么快？ 纯度。 静态types。 懒惰。 但最重要的是，编译器可以在不破坏代码期望的情况下从根本上改变实现，这足够高级。
但我想这只是我的意见…
很长一段时间以来，function语言不可能很快 – 尤其是懒惰的function语言。 但是这是因为他们早期的实现本质上是被解释的而不是真正的编译。
第二波devise出现在图缩减的基础上，开辟了编译效率更高的可能性。 西蒙·佩顿·琼斯（Simon Peyton Jones）在他的两本书“function编程语言的 实现和实现函数式语言：一个教程” （Wadler和Hancock的部分，后者由David Lester编写）中写了这个研究。 （Lennart Augustsson也告诉我，前一本书的一个关键动机是描述了他的LML编译器没有被广泛评论的方式完成了它的编译）。
在这些作品中描述的图缩减方法背后的关键概念是，我们不把程序看作是一系列指令，而是将一个依赖图通过一系列局部缩减来评估 。 第二个关键的洞察是对这样的graphics的评估不需要被解释 ，而是graphics本身可以由代码构build 。 特别是，我们可以表示一个图的节点，而不是“值或操作码”和“操作的值”，而是作为调用时的函数返回所需的值。 第一次被调用时，它会向子节点询问它们的值，然后对它们进行操作， 然后用一个刚刚说“返回结果”的新指令覆盖自身。
这在后面的文章中有所描述，该文章为今天的GHC如何工作奠定了基础（尽pipe模调整了很多种不同的方式）： “在库存硬件上实现懒惰函数语言：无骨头无标记G机器”。 。 GHC的当前执行模式更详细地logging在GHC Wiki中 。
所以有见解的是，我们认为机器如何工作的“基本”的“数据”和“代码”的严格区分不是它们必须如何工作，而是由我们的编译器施加的。 所以我们可以抛出它，并有代码（一个编译器），生成自修改代码（可执行文件），它可以很好地工作。
因此，事实certificate，虽然机器架构在某种意义上是必要的，但是语言可能以非常令人惊讶的方式映射到它们，看起来不像传统的C型stream控制，并且如果我们觉得足够低的话，这也可能是高效。
除此之外还有许多其他的优化，特别是纯度开放，因为它允许更大范围的“安全”转换。 什么时候以及如何运用这些变革，使事情变得更好而不是更糟糕，当然是一个经验性的问题，而在这个和其他许多小的select上，多年的工作都被纳入了理论工作和实践基准。 所以这当然也起到一个作用。 提供这种研究的一个很好的例子是“ 快速咖喱：推/input与评估/申请高阶语言”。
最后，应该指出的是，这个模型仍然由于间接导致了开销。 这是可以避免的情况下，我们知道是严格的做事是“安全的”，从而消除graphics间接。 在GHC Wiki中，再次详细记载了推断严格性/需求的机制。
