Использовать специализированную реализацию, если экземпляр класса доступен
Рассмотрим следующую ситуацию:
slow_func :: Eq a => [a] -> [a]
fast_func :: Ord a => [a] -> [a]
У меня есть две функции, slow_func и fast_func. Эти функции являются различными реализациями одной и той же абстрактной функции (они выполняют одно и то же), но одна работает быстрее другой. Более быстрая реализация доступна только в том случае, если можно заказать тип a. Есть ли способ построить функцию, которая действует как fast_func когда это возможно, и в slow_func случае возвращается к slow_func?
as_fast_as_possible_func :: Eq a => [a] -> [a]
Я уже пробовал следующее:
{-# LANGUAGE OverlappingInstances #-}
class Func a where
as_fast_as_possible_func :: [a] -> [a]
instance Ord a => Func a where
as_fast_as_possible_func = fast_func
instance Eq a => Func a where
as_fast_as_possible_func = slow_func
К сожалению, это не компилируется, генерируя следующую ошибку:
Duplicate instance declarations:
instance Ord a => Func a
-- Defined at [...]
instance Eq a => Func a
-- Defined at [...]
Причина в том, что OverlappingInstances хочет, чтобы один из экземпляров был наиболее специализированным в отношении спецификации экземпляра, игнорируя его контекст (вместо того, чтобы использовать наиболее ограничивающий контекст, который нам здесь нужен).
Есть ли способ сделать это?
Ответы
Ответ 1
Оказалось, что вы можете. Серьезно, я начинаю думать, что все возможно в Haskell... Вы можете использовать результаты недавно анонсированного подхода constraint-unions. Я использую код, похожий на тот, который был написан @leftaroundabout. Не уверен, что я сделал это наилучшим образом, просто попытался применить концепции предлагаемого подхода:
{-# OPTIONS_GHC -Wall -Wno-name-shadowing #-}
{-# LANGUAGE AllowAmbiguousTypes #-}
{-# LANGUAGE ConstraintKinds #-}
{-# LANGUAGE FlexibleContexts #-}
{-# LANGUAGE FlexibleInstances #-}
{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving #-}
{-# LANGUAGE MultiParamTypeClasses #-}
{-# LANGUAGE RankNTypes #-}
{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-}
{-# LANGUAGE TypeApplications #-}
{-# LANGUAGE TypeOperators #-}
module Main where
import Data.List (group, nub, sort)
infixr 2 ||
class c || d where
resolve :: (c => r) -> (d => r) -> r
slowFunc :: Eq a => [a] -> [a]
slowFunc = nub
fastFunc :: Ord a => [a] -> [a]
fastFunc = map head . group . sort
as_fast_as_possible_func :: forall a. (Ord a || Eq a) => [a] -> [a]
as_fast_as_possible_func = resolve @(Ord a) @(Eq a) fastFunc slowFunc
newtype SlowWrapper = Slow Int deriving (Show, Num, Eq)
newtype FastWrapper = Fast Int deriving (Show, Num, Eq, Ord)
instance (Ord FastWrapper || d) where resolve = \r _ -> r
instance d => (Ord SlowWrapper || d) where resolve = \_ r -> r
main :: IO ()
main = print . sum . as_fast_as_possible_func $ (Fast . round)
<$> [sin x * n | x<-[0..n]]
where n = 20000
Ключевая часть здесь as_fast_as_possible_func:
as_fast_as_possible_func :: forall a. (Ord a || Eq a) => [a] -> [a]
as_fast_as_possible_func = resolve @(Ord a) @(Eq a) fastFunc slowFunc
Он использует соответствующую функцию в зависимости от того, является ли a Ord или Eq. Я положил Ord на первое место, потому что все, что есть Ord, автоматически Eq, и правила проверки столбца могут не запускаться (хотя я не тестировал эту функцию при смене ограничений). Если вы используете Slow здесь (Fast . round) вместо Fast, вы можете наблюдать значительно более медленные результаты:
$ time ./Nub # With `Slow`
Slow 166822
real 0m0.971s
user 0m0.960s
sys 0m0.008s
$ time ./Nub # With `Fast`
Fast 166822
real 0m0.038s
user 0m0.036s
sys 0m0.000s
UPDATE
Я обновил требуемые экземпляры. Вместо
instance (c || Eq SlowWrapper) where resolve = \_ r -> r
Теперь это
instance d => (Ord SlowWrapper || d) where resolve = \_ r -> r
Спасибо @rampion за объяснение!
Ответ 2
Я бы рассмотрел два варианта:
Переписать правила
Вы можете номинально использовать slow_func везде, но пусть переписывать правила, когда это возможно, оптимизировать. Например,
import Data.List
slowFunc :: Eq a => [a] -> [a]
slowFunc = nub
fastFunc :: Ord a => [a] -> [a]
fastFunc = map head . group . sort
main = print . sum . slowFunc $ round <$> [sin x * n | x<-[0..n]]
where n = 100000
является медленным (duh):
$ ghc -O2 Nub.hs && time ./Nub
[1 of 1] Compiling Main ( Nub.hs, Nub.o )
Linking Nub ...
-3670322
real 0m51.875s
user 0m51.867s
sys 0m0.004s
но если мы добавим (не изменяя ничего)
{-# NOINLINE slowFunc #-}
{-# RULES "slowFunc/Integer" slowFunc = fastFunc :: [Integer] -> [Integer] #-}
затем
$ ghc -O2 Nub.hs && time ./Nub
[1 of 1] Compiling Main ( Nub.hs, Nub.o )
Linking Nub ...
-3670322
real 0m0.250s
user 0m0.245s
sys 0m0.004s
Переписать правила немного сложно, чтобы полагаться (вложение - это только одна вещь, которая может мешать), но по крайней мере вы можете быть уверены, что что-то, что работает с slowFunc, будет работать (возможно, не так быстро), но определенно не потеряется в некоторых проблемах с отсутствующим экземпляром. С другой стороны, вы также должны быть уверены, что slowFunc и fastFunc действительно ведут себя одинаково - в моем примере это фактически не дано! (Но его можно легко изменить соответствующим образом).
Как подчеркивает Алек в комментариях, вам нужно будет добавить правило перезаписи для каждого отдельного типа, который вы хотите сделать быстро. Хорошо, что это можно сделать после завершения кода и именно там, где профилирование указывает, что это важно, с точки зрения производительности.
Индивидуальные экземпляры
Это надежное решение: воздерживаться от любых экземпляров catch-all и вместо этого выбирать для каждого типа подходящее.
instance Func Int where
as_fast_as_possible_func = fast_func
instance Func Double where
as_fast_as_possible_func = fast_func
...
instance Func (Complex Double) where
as_fast_as_possible_func = slow_func
Вы можете сохранить несколько повторяющихся строк, сделав более распространенную версию по умолчанию:
{-# LANGUAGE DefaultInstances #-}
class Func a where
as_fast_as_possible_func :: [a] -> [a]
default as_fast_as_possible_func :: Ord a => [a] -> [a]
as_fast_as_possible_func = fast_func
instance Func Int
instance Func Double
...
instance Func (Complex Double) where
as_fast_as_possible_func = slow_func
