Haskell中的严格与非严格评估

在Haskell中，严格和非严格是指表达式求值的方式。在非严格（惰性）求值中，表达式只在必要时被求值，而在严格求值中，表达式在被绑定到变量时立即求值。下面我将分别介绍这两种求值方式，并提供一些示例。

非严格（惰性）求值：

在非严格求值中，表达式只在需要它们的结果时才被求值。这种求值方式可以带来性能上的优势，并允许我们处理无限数据结构。下面是一个例子，展示了非严格求值的特性：

import Data.List (foldl')

-- 一个无限序列，表示斐波那契数列
fib :: [Integer]
fib = 0 : 1 : zipWith (+) fib (tail fib)

-- 计算斐波那契数列的前n项之和
fibSum :: Int -> Integer
fibSum n = foldl' (+) 0 (take n fib)

在这个例子中，fib是一个无限序列，表示斐波那契数列。每当我们需要斐波那契数列中的一个元素时，它会被求值，但它的求值并不是立即完成的。这意味着我们可以通过限制fibSum函数中的参数n来仅计算所需的前n项斐波那契数的和，而不需要计算整个无限序列。

严格求值：

在严格求值中，表达式在被绑定到变量时立即求值。这种求值方式可以避免潜在的空间泄漏，并提供更可预测的行为。下面是一个例子，展示了严格求值的特性：

-- 求一个列表的长度
listLength :: [a] -> Int
listLength lst = loop lst 0
  where
    loop [] acc = acc
    loop (_:xs) acc = loop xs $! acc + 1

main :: IO ()
main = do
  let xs = replicate 1000000 'a'
  print $ listLength xs

在这个例子中，listLength函数是严格求值的。它使用尾递归来计算一个列表的长度，而不是使用库函数length。通过使用严格求值，我们确保listLength函数在遍历列表时不会创建额外的中间结构，并且仅在计算最终结果时使用恒定的内存。

总结：

非严格（惰性）求值和严格求值在Haskell中提供了不同的求值方式。选择使用哪种方式取决于具体的需求和性能要求。非严格求值适用于处理无限数据结构和需要按需求值化的场景，而严格求值则适用于避免潜在的空间泄漏和提供可预测行为的场景。