GHCのプロファイルシステムではコストはコスト集約点(cost centre)に割り当てられる。コストとは式を評価するのに必要な時間と空間のことである。コスト集約点はプログラム上の注釈で、一定の範囲の式を支配する。注釈の付いた式が発生させたコストは全て、それを直接支配するコスト集約点に割り当てられる。さらに、GHCは任意の式についてそれを支配するコスト集約点のスタックを実行時に記憶していて、どこにどれだけコストが掛かったかという情報の付いた呼び出しグラフを生成する。

例を一つ見てみよう。

main = print (nfib 25)
nfib n = if n < 2 then 1 else nfib (n-1) + nfib (n-2)

このプログラムを次のようにコンパイルし、実行する。

$ ghc -prof -auto-all -o Main Main.hs
$ ./Main +RTS -p
121393
$

GHCでコンパイルされたプログラムは、-pというRTSオプション付きで実行されると、<prog>.profというファイルを生成する。この場合、ファイルの内容は以下のようなものである。

          Fri May 12 14:06 2000 Time and Allocation Profiling Report  (Final)

           Main +RTS -p -RTS

        total time  =        0.14 secs   (7 ticks @ 20 ms)
        total alloc =   8,741,204 bytes  (excludes profiling overheads)

COST CENTRE          MODULE     %time %alloc

nfib                 Main       100.0  100.0


                                              individual     inherited
COST CENTRE              MODULE      entries %time %alloc   %time %alloc

MAIN                     MAIN             0    0.0   0.0    100.0 100.0
 main                    Main             0    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     PrelHandle       3    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     PrelAddr         1    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     Main             6    0.0   0.0    100.0 100.0
  main                   Main             1    0.0   0.0    100.0 100.0
   nfib                  Main        242785  100.0 100.0    100.0 100.0

ファイルの最初の部分は、プログラムの名前、オプション、実行時に計測された合計実行時間と合計メモリ確保量を示している。(合計メモリ確保量はある一つの時点においてプログラムが必要とする生存メモリの量とは異なることに注意。後者はヒーププロファイルで量れるが、これについては後で説明する)

ファイルの二番目の部分は、プログラムの中でコストが高い関数をコスト集約点で分類したものである。この例では、プログラムにはコストの高い関数が一つ(nfib)しかなく、これがプログラムの時間と確保量の両方について100%のコストを占めている。

三番目の最後の節はコスト集約点スタックで分類されたプロファイルを表示している。これはプログラムの呼び出しグラフとだいたい同じである。上記の例では、コストの高いnfibの呼び出しがmain由来のものであることが明らかになっている。

プログラムの特定の部分の時間と確保量は二種類が表示されている。「individual」はこのコスト集約点スタックに相当する部分のコードが消費したものだけを示す。「inherited」はこのノードの子が消費したものも全て含む。

例を少し変えると、コスト集約点スタックの有用性がより良く分かるようになる。

main = print (f 25 + g 25)
f n  = nfib n
g n  = nfib (n `div` 2)
nfib n = if n < 2 then 1 else nfib (n-1) + nfib (n-2)

このプログラムを前と同じようにコンパイル・実行し、新しいプロファイル結果を見てみる。

COST CENTRE              MODULE         scc  %time %alloc   %time %alloc

MAIN                     MAIN             0    0.0   0.0    100.0 100.0
 main                    Main             0    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     PrelHandle       3    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     PrelAddr         1    0.0   0.0      0.0   0.0
 CAF                     Main             9    0.0   0.0    100.0 100.0
  main                   Main             1    0.0   0.0    100.0 100.0
   g                     Main             1    0.0   0.0      0.0   0.2
    nfib                 Main           465    0.0   0.2      0.0   0.2
   f                     Main             1    0.0   0.0    100.0  99.8
    nfib                 Main        242785  100.0  99.8    100.0  99.8

nfibの呼び出しをプログラム中で二回行ったが、時間を食っているのがf経由の呼び出しだということが明らかだ。

出力の各列の実際の意味は以下の通りである。

加えて、RTSオプション-Pを使うと、下記の情報が追加される。

再帰的関数や相互に再帰的な一群の関数についてはどうだろうか。コストはどこに割り当てられるのか。答えはこうである。GHCは一群の関数が互いに再帰的に呼び合ったという情報は保持するが、時刻と確保の基本プロファイルにおいてはこの情報は表示されず、呼び出しグラフは平坦化されて木として表示される。

コスト集約点を手動で挿入する

コスト集約点は、単なるプログラム上の注釈である。コンパイラに-auto-allを指示すると、INLINE指定されていない全ての最上位の関数の周りに自動的にコスト集約点が挿入される。しかし、自分でコスト集約点を挿入するのも完全に自由である。

コスト集約点の注釈の構文は以下である。

     {-# SCC "name" #-} <expression>

ここで、"name"は任意の文字列であり、これがこのコスト集約点の名前としてプロファイル出力に現れる。<expression>は任意のHaskellの式である。パース時にはSCC注釈は右側に可能な限り長く続くように解釈される。(SCCは「Set Cost Centre」(コスト集約点を設定せよ)の意である)

SCCをいくつか使ったプログラムの例を示す。

main :: IO ()
main = do let xs = {-# SCC "X" #-} [1..1000000]
          let ys = {-# SCC "Y" #-} [1..2000000]
          print $ last xs
          print $ last $ init xs
          print $ last ys
          print $ last $ init ys

実行すると、次のようなヒーププロファイルが得られる。

x = nfib 25