勿让你的调用栈原地爆炸

JavaScript 数学 · 發表 2018-12-08 21:45:39

摘要：原文链接对于编程中的一些类型判定问题（尤其是数学问题）最优雅的解决方案是使用递归，因为递归可以直接把这个问题转变成一个有关于数学定义的问题。不幸的是，在 JavaScript 中使用递归，会让你遇到一些麻烦事。假定我们想定义一个递归，该递归函数用于告诉我们一个数字是否是偶数。（...

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对于编程中的一些类型判定问题（尤其是数学问题）最优雅的解决方案是使用递归，因为递归可以直接把这个问题转变成一个有关于数学定义的问题。不幸的是，在 JavaScript/">JavaScript 中使用递归，会让你遇到一些麻烦事。

假定我们想定义一个递归，该递归函数用于告诉我们一个数字是否是偶数。（是的，确定一个数字是否是偶数，这里有很多方法，我们只是拿递归来探索一下）我们可能会这样写代码就像下面这样：

function isEvenNaive (num) {
if (num === 0) {
return true;
}

if (num === 1) {
return false;
}

return isEvenNaive(Math.abs(num) - 2);
}

isEvenNaive(10);
// => true

isEvenNaive(9);
// => false

这代码看起来非常合理。但是如果我们把一个大数，比如 9999 传给上述递归，会发生什么情况呢？

isEvenNaive(99999);
// => InternalError: too much recursion

具体出现哪种错误，这各不相同，取决于 JavaScript 引擎，不过像上面这样的大数字，最终会让你达到引擎调用堆栈的深度限制，并且会伴随有堆栈溢出。

调用栈本质上是一个保存在内存中的列表，该列表包括了所有那些未被执行完的函数调用、与函数相关的变量以及与函数相关的信息。每次使用大于 1 的值来调用 isEvenNaive，它都会自己调用自己，在这过程中，不但会把信息添加到堆栈，而且还会消耗更多资源。

只有当我们最后遇到递归的终止条件 0 或者 1，递归才不会继续下去，接着是清空调用栈以及释放资源。没有递归深度的限制（或者尾递归），一个深度递归可能会耗完电脑上的所有资源。

但是递归还是很用的。有没有办法可以让我们既可以写递归又不会出现栈溢出？事实证明，还真有。

function isEvenInner (num) {
if (num === 0) {
return true;
}

if (num === 1) {
return false;
}

return function() {
return isEvenInner(Math.abs(num) - 2);
};
}

isEvenInner(8);
// => function() {
//return isEvenInner(Math.abs(num) - 2);
//};

isEvenInner(8)()()()();
// => true

首先你会注意到， isEvenInner 函数这次没有直接调用自己，而是返回一个匿名函数。这就意味着每次调用 isEvenInner 函数，该函数都会被立即 resolved 掉， 并且不会增加堆栈的大小 。这也就意味着我们需要一种方法，来自动调用递归过程中所返回的全部匿名函数。这也是 trampoline 出现的由来。

function trampoline (func, arg) {
var value = func(arg);

while(typeof value === "function") {
value = value();
}

return value;
}

trampoline(isEvenInner, 99999);
// => false

trampoline(isEvenInner, 99998);
// => true

trampoline 函数能够有效地将递归算法转换成用 while 循环来执行。只要 isEvenInner 函数一直返回函数， trampoline 函数就能一直执行这些返回函数。当我们最后终于返回一个非函数的值， trampoline 函数会将结果返回出去。

现在我们可以避免调用栈原地爆炸，但是这样调用 trampoline(isEvenInner, 3) 还不够优雅。那让我们用 bind 来加点 ”料“ 。

var isEven = trampoline.bind(null, isEvenInner);

isEven(99999);
// => false

需要着重注意的是，虽说所阐述的原理具有普适性，但是 trampoline 函数使用起来，有一定的局限性。

typeof function

有关更健壮的实现，可以参考 underscore-contrib 。

我希望上面讲的这些可以帮助你更好地理解 JavaScript 中递归的工作原理。

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勿让你的调用栈原地爆炸

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