严格性问题：如何让GHC/GHCi将值永久存储到变量中

问题核心 #

你遇到的是GHCi字节码解释器的默认行为：顶层的=绑定（不用let定义的变量）默认不共享计算结果，每次引用都会重新求值对应的thunk，哪怕之前已经计算过。这和编译后的Haskell程序不同——编译后的程序顶层绑定会自动共享，只计算一次。

为什么你的严格性尝试无效？ #

你用的$!、seq、BangPatterns都是控制求值时机的工具，但它们解决不了GHCi顶层绑定不共享的问题：

1. bar = last $! foo：$!确实会让last的参数foo严格求值，但bar本身是顶层绑定，每次调用bar都会重新执行整个last $! foo表达式，所以每次都要重新计算foo和last foo。
2. foo seq last foo：seq仅保证foo被求值到WHNF（弱头范式），也就是只确认foo是列表构造器（:）或空列表，不会完全遍历整个列表。而且同样，每次调用bar都会重新执行这个seq表达式，重新计算。
3. baz = bar seq bar：调用baz时，会先执行bar seq bar——这里seq触发一次bar的计算，然后返回bar，而返回的bar又是顶层绑定，会再次触发计算，所以总共算两次。
4. eval !x = x：eval bar是顶层绑定，每次调用baz都会重新执行eval bar，自然会重新计算bar。

解决方法 #

方法1：用let定义共享变量 #

GHCi中，同一个会话内的let绑定是作用域内共享的，计算结果会被缓存：

*Main> let foo = foldl (++) [] (take 5000 $ repeat [10, 123, 323, 33, 11, 345, 23, 33, 23, 11, 987])
*Main> let bar = last foo
*Main> bar
987
(1.82 secs, 11,343,660,560 bytes)
*Main> bar
987
(0.00 secs, 62,800 bytes) -- 直接复用缓存结果

方法2：启用GHCi的对象代码模式 #

默认的字节码模式不共享顶层绑定，切换到对象代码模式（编译为机器码）后，顶层绑定会和编译后的程序一样共享结果：

*Main> :set -fobject-code
*Main> foo = foldl (++) [] (take 5000 $ repeat [10, 123, 323, 33, 11, 345, 23, 33, 23, 11, 987])
*Main> bar = last foo
*Main> bar
987
(1.82 secs, 11,343,660,560 bytes)
*Main> bar
987
(0.00 secs, 62,800 bytes)

注意：这个模式下加载顶层绑定的速度会慢一些，但能获得和编译程序一致的共享行为。

方法3：强制求值并绑定到let变量 #

如果已经用顶层=定义了变量，可以用let强制求值并缓存结果：

*Main> foo = foldl (++) [] (take 5000 $ repeat [10, 123, 323, 33, 11, 345, 23, 33, 23, 11, 987])
*Main> bar = last foo
*Main> let cachedBar = bar `seq` bar -- 强制求值bar并缓存
*Main> cachedBar
987
(1.82 secs, 11,343,660,560 bytes)
*Main> cachedBar
987
(0.00 secs, 62,800 bytes)

补充：编译程序的差异 #

在编译后的Haskell程序中，顶层绑定默认是共享的，编译器会自动缓存计算结果，不会出现重复计算的问题。只有在GHCi的字节码解释模式下，才会有这个特殊行为，目的是为了快速修改和重载顶层绑定，牺牲了共享性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Syncrossus