为什么在 Haskell 中编译时不计算(常量)表达式

Question

我目前正在学习Haskell，有一件事让我感到困惑：

当我构建一个复杂表达式（其计算需要一些时间）并且此表达式是常量（意味着它仅由已知的硬编码值构建）时，该表达式不会在编译时计算。

从C/C++背景来看，我已经习惯了这种优化。

不在 Haskell/GHC 中执行此类优化（默认情况下）的原因是什么？有什么优势，如果有的话？

data Tree a =
   EmptyTree
 | Node a (Tree a) (Tree a)
 deriving (Show, Read, Eq)
elementToTree :: a -> Tree a
elementToTree x = Node x EmptyTree EmptyTree
treeInsert :: (Ord a) => a -> Tree a -> Tree a
treeInsert x EmptyTree = elementToTree x
treeInsert x (Node a left right)
  | x == a = Node x left right
  | x < a  = Node a (treeInsert x left) right
  | x > a  = Node a left (treeInsert x right)
treeFromList :: (Ord a) => [a] -> Tree a
treeFromList []     = EmptyTree
treeFromList (x:xs) = treeInsert x (treeFromList xs)
treeElem :: (Ord a) => a -> Tree a -> Bool
treeElem x EmptyTree = False
treeElem x (Node a left right)
  | x == a = True
  | x < a  = treeElem x left
  | x > a  = treeElem x right
main = do
  let tree = treeFromList [0..90000]
  putStrLn $ show (treeElem 3 tree)

由于这将始终打印True我希望编译的程序打印并退出几乎立即。

Answer 1

你可能会喜欢这个reddit帖子。编译器可以尝试这样做，但这可能是危险的，因为任何类型的常量都可以做一些有趣的事情，比如循环。至少有两种解决方案：一种是超级编译，尚未作为任何编译器的一部分提供，但您可以尝试来自不同研究人员的原型;更实用的是使用Template Haskell，这是GHC的机制，让程序员要求在编译时运行一些代码。

Answer 2

你所说的过程称为超级编译，它比你想象的要困难得多。它实际上是计算机科学中活跃的研究课题之一！有些人正在尝试为 Haskell 创建这样的超级编译器（可能基于 GHC，我的记忆很模糊），但该功能尚未包含在 GHC 中，因为维护者希望缩短编译时间。你提到C++是一种这样做的语言——C++也恰好有出了名的糟糕的编译时间！

Haskell的替代方案是使用Template Haskell手动进行此优化，这是Haskell编译时评估的宏系统。

Answer 3

在这种情况下，GHC 无法确定计算是否会完成。 这不是懒惰与严格的问题，而是停止的问题。 对您来说，说treeFromlist [0..90000]是一个可以在编译时计算的常量看起来很简单，但是编译器如何知道这一点？ 编译器可以轻松地将[0..90000]优化为常量，但您甚至不会注意到此更改。