使用可变状态在haskell中实现主循环

Question

我正试图在Haskell中实现一个主循环，在C中我会这样写：

EntityInteraction *frame(Entity *eList, EntityInteraction *iList) {
    parseInteractions(eList, iList);
    return simulateEntities(eList);
}
int main() {
    Entity eList[] = {...}
    EntityInteraction *iList = NULL;
    while(true) {
        iList = frame(eList, iList);
    }
}

因此，我试图在haskell中通过使框架成为递归函数来复制这一点：

frame :: [Entity] -> [EntityInteraction] -> IO ()
frame eList iList = do
    frame (parseInteractions iList eList) (simulateEntities eList)
main :: IO ()
main = do
    let entList = [...]
    frame entList []

但这只会导致预期的堆栈溢出，所以我的问题是，在haskell中使用可变状态进行主循环的propper方法是什么？

（作为一种爱好，我已经用C编程4年了，我刚刚开始学习haskell）

Answer 1

这是一个有趣的现象，只有在这个空例子中才会出现。

首先，这里有一个最小的例子：

frame :: [a] -> IO ()
frame eList = do    
    frame (id eList) 
main :: IO ()
main = do        
    frame [] 

如果使用runghc运行此操作，则会出现内存不足错误。然而，这两项工作中的任何一项：（如果你用ghc-O2编译它们，你可能会得到输出<<loop>>，程序终止。不过runghc没有检测到循环，你可以看到程序在恒定的空间中运行。）

A）

frame :: [a] -> IO ()
frame eList = do   
    frame eList
main :: IO ()
main = do        
    frame [] 

B）

frame :: [a] -> IO ()
frame eList = do    
    print eList
    frame (id eList) 
main :: IO ()
main = do        
    frame [] 

C）

frame :: [a] -> IO ()
frame eList = do   
    eList `seq` frame (id eList) 
main :: IO ()
main = do        
    frame [] 

这是什么原因？好吧，尾递归本身不是问题所在。没有堆栈溢出，而是内存不足错误。为什么，如果您的列表实际上并没有随着每次循环迭代而改变？

是的！函数应用程序本身会构建未求值的thunk，因为您从未使用过这些值！在所有的工作示例中，唯一的区别是实际评估了值，并删除了thunks。

因此，函数调用序列在错误的例子中看起来像这样：

frame []
frame (id [])
frame (id (id []))
frame (id (id (id []))) -- the argument takes more memory with every iteration
...

但在工作示例中是这样的：

frame []
frame []
frame []
frame []
frame []
frame []                -- argument stays the same as 'id' is evaluated away.

尽管这些暴徒对他们自己来说并不太昂贵，但在一个无限的循环中，只要有足够的时间，他们将不可避免地吞噬你所有的记忆。

Answer 2

我想你需要这个：

frame :: [Entity] -> [EntityInteraction] -> IO ()
frame eList iList = do
    parseInteractions iList eList
    simulateEntities eList
main :: IO ()
main = do
    let entList = [...]
    forever $ frame entList []

尽管这似乎没有多大意义，例如，elist总是空列表，因此可以省略。但是，如果您的C解决方案中的parseInteractions产生/填充eList，那么可能是

eList <- parseInteractions iList

在这种情况下，问题是parseInteractions是否真的需要进行IO？