Haskell中的惰性求值与严格求值的区别

在Haskell中，惰性求值（lazy evaluation）与严格求值（strict evaluation）是两种不同的求值策略。它们的区别在于对于表达式何时进行求值。

惰性求值指的是在需要使用某个表达式的结果之前并不会立即求值。相反，它把求值的过程推迟到真正需要结果的时候再进行。这种策略允许我们处理无限列表和无限数据流等无穷的数据结构。惰性求值还可以有效地避免不必要的计算，提高程序的性能。

举个例子来说明惰性求值的概念。考虑以下的函数定义：

ones :: [Integer]
ones = 1 : ones

这段代码定义了一个无限列表，列表中的每个元素都是1。在其他编程语言中，这样的无限列表是无法表示的，因为它需要无穷大的内存。但是在Haskell中，由于惰性求值的存在，我们可以在需要的时候从这个无限列表中取出元素而不用关心列表的具体大小。

例如，如果我们使用take 5 ones，这个函数将会从上面定义的ones列表中取出前五个元素，即[1, 1, 1, 1, 1]。这里的关键是，ones列表的元素并没有在一开始就全部计算出来，而是按需求逐个生成。

相比之下，严格求值指的是表达式在被绑定到一个标识符或者作为实参传递给一个函数时，会立即求值并计算出结果。严格求值的主要优点是可以避免惰性求值带来的空间和时间开销，从而更容易理解和预测程序的行为。

来看一个使用严格求值的例子。考虑以下的函数定义：

add :: Int -> Int -> Int
add x y = x + y

这段代码定义了一个add函数，接受两个整数作为参数，并返回它们的和。由于Haskell的默认求值策略是惰性求值，我们可以通过在函数定义中使用!操作符来改变参数的求值策略，使之变为严格求值。

下面是改写后的add函数定义：

add :: Int -> Int -> Int
add !x !y = x + y

在这个版本中，每个参数都被标记为严格的，这意味着当函数被调用时，参数会立即求值。这样一来，在计算add 2 (1 + 2)时，表达式(1 + 2)将会被立即求值并得到结果3，然后再将2和3相加得到最终结果5。相比于惰性求值，严格求值消除了额外的内存开销，让程序更加高效。

总结起来，惰性求值和严格求值是Haskell中两种不同的求值策略。惰性求值推迟计算直到需要的时候，可以处理无限数据结构，并避免不必要的计算；而严格求值在绑定标识符或者传递实参时立即求值，没有惰性求值的空间和时间开销。通过选择合适的求值策略可以提高程序的性能并适应不同的问题需求。