Haskell中使用Writer Monad实现可选日志记录的疑问

假设有如下定义：

fun :: Writer Log a

该函数会生成类型a的值，Log是计算过程中累积的日志类型。为实现可选日志记录，定义了如下类型类及实例：

class Monoid w => Loggable w a where
    toLog :: a -> w

instance Loggable Log Foo where
    toLog = myToLog
instance Loggable () Foo where
    toLog = mempty

之后将函数改为：

fun :: Loggable w Foo => Writer w a

后续可通过不同实例化w来选择是否记录日志。请问：

1. 当w为()时是否确实无日志记录？
2. 使用Log与()的函数归约步骤是否更少？
3. 有工具可自行验证这些结论吗？

1. 当w为()时确实无有效日志记录 #

()是Haskell的单元类型，它的Monoid实例定义为：mempty = ()，mappend _ _ = ()。结合你定义的Loggable () Foo实例，toLog直接返回mempty也就是()。

在Writer w a的计算流程中，日志会通过mappend累积，但()的mappend始终返回()，整个计算的最终日志只会是不携带任何实际信息的()——等同于没有记录有效日志。

2. 使用()时的归约步骤通常更少 #

是的。当w为()时，所有和日志相关的操作都是冗余计算：

• toLog直接返回()，没有实际的转换逻辑；
• mappend对()的操作不需要任何计算，直接返回()。

GHC等Haskell编译器会通过死代码消除、常量折叠等优化手段，完全移除这些冗余操作。而使用Log时，需要执行实际的日志生成和合并逻辑，归约步骤自然更多。

3. 可用这些工具自行验证 #

GHC核心代码查看 #

编译时添加-ddump-simpl选项，GHC会输出经过优化后的核心代码。对比w为Log和()时的核心代码，能明显看到()版本中已不存在日志相关的冗余计算。

性能分析 #

使用ghc -prof -fprof-auto编译程序，运行后生成性能报告（.prof文件）。通过报告可以查看两种情况下的函数调用次数、执行时间，()版本的日志相关开销会接近为0。

GHCi单步归约 #

在GHCi中使用:step命令，对两种版本的fun进行单步归约，手动对比执行的步骤数，能直观看到()版本的步骤更少。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jason