如何避免元组值递归函数Worker中的提升值以减少堆分配？

安全阿岳

2026-8-16

如何让GHC为返回元组的函数生成无堆分配的 unlifted 值worker函数？

最小示例代码

import Test.Tasty.Bench

{-# INLINE loop #-}
loop :: Int -> Int -> Int
loop a 0 = a
loop a n = loop (a + x + y) (n - 1) where (x, y) = foo n

{-# INLINE foo #-}
foo :: Int -> (Int, Int)
foo n = if n > 0 then (n + 1, n) else foo (n + 1)

main :: IO ()
main = defaultMain [bench "test" $ whnf (loop 0) (1024 * 1024)]

运行结果

test: OK (0.24s)
  1.88 ms ±  88 μs,  32 MB allocated, 2.8 KB copied, 2.0 MB peak memory

Core Dump分析

查看Core Dump后，得到以下worker函数：

Rec {
-- RHS size: {terms: 18, types: 6, coercions: 0, joins: 0/0}
$wfoo
  = \ ww ->
      case ># ww 0# of {
        __DEFAULT -> $wfoo (+# ww 1#);
        1# -> (# I# (+# ww 1#), I# ww #)
      }
end Rec }

Rec {
-- RHS size: {terms: 26, types: 14, coercions: 0, joins: 0/0}
$wloop
  = \ ww ww1 ->
      case ww1 of ds {
        __DEFAULT ->
          case $wfoo ds of { (# ww3, ww4 #) ->
          case ww3 of { I# y ->
          case ww4 of { I# y1 -> $wloop (+# (+# ww y) y1) (-# ds 1#) }
          }
          };
        0# -> ww
      }
end Rec }

堆分配的根源是$wfoo返回的是lifted Int值，每次调用都会在堆上分配内存。

已尝试的解决方案

添加seq x $ seq y这类严格性注解：对Core Dump无实质影响，仅会重命名绑定变量。
改为让foo返回单个Int：GHC会自动移除所有lifted Int值，程序无堆分配，但不符合生产代码需要返回元组的需求。
使用带严格字段的自定义数据类型data Pair = Pair !Int !Int：可以避免lifted Int值，且Core中会直接使用未装箱元组的unlifted值，但无法用多态严格元组实现，不适用于生产场景。