Haskell で発生しているいくつかのパフォーマンスの問題を理解しようとしています。その一環として、C と Haskell を比較する小さな比較プログラムを作成しました。具体的には、できるだけ変更を加えずに C プログラムを Haskell に翻訳しました。Haskell プログラムの速度測定部分は、非常に命令的なスタイルで書かれています。
プログラムは、ある範囲の乱数の 2 つのリストを作成し、それらの点を単純に接続して形成されるグラフの積分を計算します。1 つのリストは x 値で、もう 1 つのリストは y 値です。本質的に、それは台形規則です。
以下に 2 つのコードを示します。
main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define N 5000000
#define maxY 1e5f/N
#define maxXgap 1
int main(){
int i;
float *y, *x;
float xaccum, area;
clock_t begin, end;
double time_spent;
y = (float*)malloc(sizeof(float)*N);
x = (float*)malloc(sizeof(float)*N);
srand(50546345); // change seed for different numbers
//populate y and x fields with random points
for(i = 0; i < N; i++){
y[i] = ((float)rand())/((float)RAND_MAX)*maxY;
}
xaccum = 0;
for(i = 0; i < N; i++){
x[i] = xaccum;
xaccum += ((float)rand())/((float)RAND_MAX)*maxXgap;
}
begin = clock();
//perform a trapezoidal integration using the x y coordinates
area = 0;
for(i = 0; i < N-1; i++){
area += (y[i+1]+y[i])/2*(x[i+1]-x[i]);
}
end = clock();
time_spent = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC * 1000;
printf("%i points\n%f area\n%f ms\n", N, area, time_spent);
}
Main.hs
{-# LANGUAGE BangPatterns #-}
module Main where
import Data.Array.Unboxed
import Data.Array.IO
import Data.List
import System.Random
import System.CPUTime
import Text.Printf
import Control.Exception
main :: IO ()
main = do
(x,y) <- initArrays
area <- time $ integrate x y
print area
n :: Int
n = 5000000
maxY :: Float
maxY = 100000.0/(fromIntegral n)
maxXgap :: Float
maxXgap = 1
--initialize arrays with random floats
--this part is not measured in the running time (very slow)
initArrays :: IO (IOUArray Int Float, IOUArray Int Float)
initArrays = do
y <- newListArray (0,n-1) (randomList maxY n (mkStdGen 23432))
x <- newListArray (0,n-1) (scanl1 (+) $ randomList maxXgap n (mkStdGen 5462))
return (x,y)
randomList :: Float -> Int -> StdGen -> [Float]
randomList max n gen = map (abs . ((*) max)) (take n . unfoldr (Just . random) $ gen)
integrate :: IOUArray Int Float -> IOUArray Int Float -> IO Float
integrate x y = iterative x y 0 0
iterative :: IOUArray Int Float -> IOUArray Int Float -> Int -> Float -> IO Float
iterative x y !i !accum = do if i == n-1
then return accum
else do x1 <- readArray x i
x2 <- readArray x (i+1)
y1 <- readArray y i
y2 <- readArray y (i+1)
iterative x y (i+1) (accum + (y2+y1)/2*(x2-x1))
time :: IO t -> IO t
time a = do
start <- getCPUTime
v <- a
end <- getCPUTime
let diff = (fromIntegral (end-start)) / (10^9)
printf "Computation time %0.5f ms\n" (diff :: Double)
return v
私のシステムでは、C 統合は約 7 ミリ秒で実行され、Haskell 統合は約 60 ミリ秒で実行されます。もちろん Haskell 版の方が遅くなりますが、なぜこんなに遅いのか不思議です。明らかに、Haskell コードには多くの非効率性があります。
Haskell コードが非常に遅いのはなぜですか? どうすれば修正できますか？
回答ありがとうございます。