函數式編程之尾調用和尾遞歸

尾調用

前一段時間偶然狀況下了解到了尾調用這個概念，而後就去了解了一下，其實用代碼來解釋是很是容易的：

function foo(x){
    return x+1
}
function ex(){
    var num = 2
    return foo(num)
}
//尾調用不必定出如今函數尾部，只要是最後一步操做便可。
//當一個函數的最後一步是另外一個函數的調用（只是某個函數的調用），那麼，這種狀況就稱之爲尾調用
複製代碼

尾調用爲何會單獨拿出來做爲一個概念而且被討論，究其緣由是函數調用會在內存中造成一個調用幀（用以保存調用位置，上下文變量等信息），若是在函數A內部調用了函數B，那麼，會在A的調用幀上面再記錄一個B的調用幀，等B執行結束將結果返回給A以後，B的調用幀消失；若是B內部還調用了函數C，那麼，C的調用幀。還會出如今B的上方。這就是一個壓棧的過程，所以調用過程實際上是造成了一個調用棧的。 尾調用因爲是函數的最後一步操做，因此不須要保留外層函數的調用記錄，由於調用位置、內部變量等信息都不會再用到了，只要直接用內層函數的調用記錄，取代外層函數的調用記錄就能夠了。

優化

優化方式根據使用的語言不一樣則有不一樣實現，此處拿JavaScript來舉例

function f() {
  let m = 1;
  let n = 2;
  return g(m + n);
}
f();

// 等同於
function f() {
  return g(3);
}
f();

// 等同於
g(3); 
//咱們能夠有意識的將函數簡化或改寫成非尾調用的形式
複製代碼

上面代碼中，若是函數g不是尾調用，函數f就須要保存內部變量m和n的值、g的調用位置等信息。但因爲調用g以後，函數f就結束了，因此執行到最後一步，徹底能夠刪除 f() 的調用記錄，只保留 g(3) 的調用記錄。

這就叫作"尾調用優化"（Tail call optimization），即只保留內層函數的調用記錄。若是全部函數都是尾調用，那麼徹底能夠作到每次執行時，調用記錄只有一項，這將大大節省內存。這就是"尾調用優化"的意義。

尾遞歸

尾調用的是自身，被稱爲尾遞歸。 遞歸很是耗費內存，由於須要同時保存成千上百個調用記錄，很容易發生"棧溢出"錯誤（stack overflow）。但對於尾遞歸來講，因爲只存在一個調用記錄，因此永遠不會發生"棧溢出"錯誤。

function factorial(n) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

factorial(5) // 120
複製代碼

上面代碼是一個階乘函數，計算n的階乘，最多須要保存n個調用記錄，複雜度 O(n) 。

若是改寫成尾遞歸，只保留一個調用記錄，複雜度 O(1) 。

function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120
複製代碼

因而可知，"尾調用優化"對遞歸操做意義重大，因此一些函數式編程語言將其寫入了語言規格。ES6也是如此，第一次明確規定，全部 ECMAScript 的實現，都必須部署"尾調用優化"。這就是說，在 ES6 中，只要使用尾遞歸，就不會發生棧溢出，相對節省內存，ES6的尾調用優化只在嚴格模式下開啓，正常模式是無效的。(參考自阮一峯：www.ruanyifeng.com/blog/2015/0…)