什么是尾递归?简单来说就是最后返回的只是一个函数的调用,而不用保存多余的局部变量。
看一个简单的计算阶乘的例子(Lua代码):function fact(n) return n==0 and 1 or n * fact(n-1) end
改成尾递归的方式就是:
function tail_fact(n, p) p = p or 1 if n==0 then return p end return tail_fact(n-1, n*p) end
关于尾递归的更详细说明请参考:
因为使用尾递归方式的时候,是不用保存局部变量的了,所以部分语言的解析器会对尾递归做优化,减少栈空间的占用。普通的递归方式则由于需要保存局部变量,栈空间则越占越多,最终导致栈溢出。
Lua是支持尾递归的,所以上面的尾递归的代码,是可以很好的工作的。
Python的尾递归支持
Python本身是不支持尾递归的(),并且对递归次数有限制的,当递归次数超过1000次的时候,就会抛出“RuntimeError: maximum recursion depth exceeded”异常。
有人对此为Python的尾递归写了一个优化版本,让Python突破递归调用1000次的限制: ,或者你可以看看以下两篇文章:以上的Python尾递归优化可以突破1000次的递归限制,但是却对于尾递归应有的优化完全没有。以下为我的测试代码:
#recursion.py @tail_call_optimized def fact(n): return 1 if n==0 else n * fact(n-1)
#tail_recursion.py @tail_call_optimized def tail_fact(n, p=1): if n==0: return p return tail_fact(n-1, n*p)
测试环境是Python2.7.1,计算100000的阶乘。执行recursion.py的时候,内存占用约为100M,执行tail_recursion.py的时候,内存占用占到1G的时候,还是没有执行完,我只好杀掉进程。
不过我确实想不明白为什么Python这里写成尾递归的方式会比会比普通方式占用多那么多内存呢?
Node.js对尾递归的支持
我知道JavaScript是不支持尾递归的。ES4的时候曾经提过要加入尾递归的支持,不过后来被去掉了()。
周爱民的《Javascript语言精髓与编程实践》其中也提到:- “然而不幸的是。目前已知的javascript 的解释环境中并不支持这种特性(尾递归)。因此,我们在这里讨论函数室式时,可以说“能够通过函数递归来消灭循环语句”,但在不支持尾递归(及其优化技术)的javascript中,这种实现将以大量栈和内存消耗为代价”
Node.js是基于Google V8的,所以在Chrome的控制台测试了一下:
从结果看来,基本没戏了。但是还是在node.js写了代码验证一下。
// recursion.js function fact(n){ if(n == 0){ console.log('fact: '); console.dir(process.memoryUsage() ); } return n==0 ? 1 : n * fact(n-1); }
// tail_recursion.js function tailFact(n, p){ p = p || 1; if(n==0){ console.log('tail fact: '); console.dir(process.memoryUsage() ); return p; }else{ return tailFact(n-1, p*n); } }
以下为计算13000的阶乘时内存占用情况:
$ node recursion.js fact: { rss: 7892992, vsize: 55169024, heapTotal: 2861216, heapUsed: 1634612 }
$ node tail_recursion.js tail fact: { rss: 7901184, vsize: 55169024, heapTotal: 2869376, heapUsed: 1791520 }
从结果来看,尾递归的方式占用的内存还要多。
下面再来看看计算13000的阶乘,循环1000次,然后计算平均每次的执行时间:
var start = Date.now(); for(var i=0; i<1000; i++){ tailFact(13000); } console.log( (Date.now() - start)/1000 );
以下为执行结果:
$ node recursion.js 0.257 $ node tail_recursion.js 0.277
阿门,无论是内存占用还是执行效率,尾递归的方式都要比普通方式差。
看来V8是对于尾递归的方式完全没有做优化了,对于Node.js异步调用到处是的情况下,没有对尾调用做优化的话,栈空间浪费很严重啊!不知道我这样认为对不对?忘记一点是“异步”的,异步回调栈是清空的了,不存在该问题。
Enjoy!