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我在玩 State monad，我不知道是什么导致了这段简单的代码中的堆栈溢出。

import Control.Monad.State.Lazy

tick :: State Int Int
tick = do n <- get
         put $! (n+1)
         return n

million :: Int
million = snd $ runState (mapM_ (const tick) [1..1000000]) 0

main = print million

注意 我只想知道是什么导致了这段代码的问题，任务本身并不重要。

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问题是 Control.Monad.State.Lazy 的 (>>=) 太懒了，甚至 ($!) 也无济于事。
试试 Control.Monad.State.Strict，它应该达到 ($!)。

惰性状态单子的 (>>=) 根本不查看 (value,state) 对，因此在到达结束之前完成一些评估的唯一方法是让finm >>= f解构对。这不会发生在这里，所以你会得到一个巨大的 thunk，当 runState 最终想要一个结果时，这对于堆栈来说太大了。

好的，我已经吃过了，现在我可以详细说明。让我使用惰性State s单子的旧（mtl-1.x）定义，没有内部单子更容易看到。新的 (mtl-2.x) 定义type State s = StateT s Identity行为相同，只是更多的写作和阅读。(>>=) 的定义是

m >>= k  = State $ \s -> let
    (a, s') = runState m s
    in runState (k a) s'

现在，let绑定是惰性的，因此这是

m >>= k = State $ \s -> let
    blob = runState m s
    in runState (k $ fst blob) (snd blob)

只有更具可读性。所以 (>>=) 让 blob 完全不被评估。k只有在需要检查fst blob以确定如何继续或k a需要检查时才需要进行评估snd blob。

在replicateM r tick中，计算与 (>>) 链接在一起，因此kin (>>=) 的定义是const tick。作为一个常量函数，它绝对不需要检查它的参数。所以tick >> tick变成

State $ \s -> 
    let blob1 = (\n -> let n' = n+1 in seq n' ((),n')) s
        blob2 = (\m -> let m' = m+1 in seq m' ((),m')) (snd blob1)
    in blob2

在必须评估seq之前不会触及。blobN但是需要将它评估到最外层的构造函数 - pair 构造函数(,)- 就足以触发 seq ，这反过来又会导致在这里完成评估。现在，在 中，在达到之后million的最终结果之前不需要任何评估。到那时，已经构建了具有一百万层的thunk。评估这个 thunk 需要在堆栈上推送许多，直到达到初始状态，如果堆栈大到足以容纳它们，它们就会被弹出并应用。所以这将是三个遍历，1. 构建 thunk，2. 从 thunk 中剥离层并将它们推送到堆栈上，3. 消耗堆栈。sndrunStatelet m' = m+1 in seq m' ((),m')

Control.Monad.State.Strict 的 (>>=) 足够严格，可以seq在每次绑定时强制使用 s，因此只有一次遍历，没有构建（非平凡的）thunk，并且计算在恒定空间中运行。定义是

m >>= k = State $ \s ->
    case runState m s of
      (a, s') -> runState (k a) s'

重要的区别是case表达式中的模式匹配是严格的，这里blob必须对最外层的构造函数求值以将其与case.
随着m = tick = State (\m -> let m' = m+1 in seq m' ((),m'))必不可少的部分成为

case let s' = s+1 in seq s' ((),s') of
    (a, s'') -> runState (k a) s''

模式匹配需要对((), s')[to the (,) 构造函数] 的求值，通过seq与 的求值相关联的s' = s+1，在每次绑定时对所有内容进行完全求值，没有 thunk，没有堆栈。

但是，您仍然需要小心。在这种情况下，由于所涉及类型的seq（resp. ($!)）和浅层结构，评估跟上了(>>). 通常，对于更深层次的结构化类型和/或没有seqs，CMSStrict 还会构建可能导致堆栈溢出的大型 thunk。在这些情况下，与 CMSLazy 生成的 thunk 相比，thunk 更简单且更少纠缠。

另一方面，CMSLazy 的惰性允许使用 CMSStrict 无法进行的其他计算。例如，CMSLazy 提供了为数不多的单子之一，其中

take 100 <$> mapM_ something [1 .. ]

终止。[但请注意，此时状态将无法使用；在使用它之前，它必须遍历整个无限列表。所以，如果你做这样的事情，在你可以恢复依赖于状态的计算之前，你必须进入put一个新的状态。]

于 2011-11-03T17:01:58.750 回答