迎接ECMAScript 6, 使用尾递归

深入理解尾递归及其在JavaScript中的应用

最新推荐文章于 2023-09-16 10:25:45 发布

原创最新推荐文章于 2023-09-16 10:25:45 发布 · 110 阅读

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本文深入探讨了尾调用的概念，并通过实例展示了如何在JavaScript中利用尾递归来优化求和函数，避免堆栈溢出，提高代码效率。文章还介绍了尾递归在JavaScript中的潜在优化，以及如何通过实际案例实现文件名提取的高效操作。

尾调用，是指函数内部的最后一个动作是函数调用。该调用的返回值，直接返回给函数。

Example:

function sum(x) {
    return sum(x + 1);
}

这里的 sum() 内部的 sum 就是属于尾调用，ta 所返回的值直接返回给调用 ta 的上层 sum() 函数。

function sum(x) {
    return 1 + sum(x + 1);
}

这里的 sum() 内部的 sum 就不属于尾调用，ta 所返回的值在返回给调用 ta 的上层 sum() 函数之前，需要先跟 1 计算和，然后再返回。

尾调用和非尾调用有什么差异？

编写一个求和函数，有大致3种方式:

循环
```
function sum(x) {
    var result = x;
    while (x >= 1) {
        result += --x;
    }
    return result;
}
```
循环自然是速度和性能最好的，但是在编写复杂的代码时，循环往往模块化很差，可读性很差，而且无法体现数学上的描述。
普通递归
```
function sum(x) {
    if (x === 1) {
        return 1;
    }
    return x + sum(--x);
}
```
普通递归时，内存需要记录调用的堆栈所出的深度和位置信息。在最底层计算返回值，再根据记录的信息，跳回上一层级计算，然后再跳回更高一层，依次运行，直到最外层的调用函数。在cpu计算和内存会消耗很多，而且当深度过大时，会出现堆栈溢出。

比如，计算 sum(5) 的时候，其计算过程是这样的:
```
sum(5)
(5 + sum(4))
(5 + (4 + sum(3)))
(5 + (4 + (3 + sum(2))))
(5 + (4 + (3 + (2 + sum(1)))))
(5 + (4 + (3 + (2 + 1))))
(5 + (4 + (3 + 3)))
(5 + (4 + 6))
(5 + 10)
15
```
在计算的过程中，堆栈一直不停的记录每一层次的详细信息，以确保该层次的操作完成，能返回到上一层次。

通过尾递归，可以取消过多的堆栈记录，而只记录最外层和当前层的信息，完成计算后，立刻返回到最上层。从而减少 cpu 计算和内存消耗。
尾递归
```
function sum(x, total) {
    if (x === 1) {
        return x + total;
    }
    return sum(--x, x + total);
}
```
这个函数更具有数学描述性:
- 如果输入值是1 => 当前计算数1 + 上一次计算的和total
- 如果输入值是x => 当前计算数x + 上一次计算的和total
计算 sum(5, 0)的时候，其过程是这样的:
```
sum(5, 0)
sum(4, 5)
sum(3, 9)
sum(2, 12)
sum(1, 14)
15
```
整个计算过程是线性的，调用一次 sum(x, total) 后，会进入下一个栈，相关的数据信息和跟随进入，不再放在堆栈上保存。当计算完最后的值之后，直接返回到最上层的 sum(5,0)。

这能有效的防止堆栈溢出。

而且最happy的是，在ECMAScript 6，我们将迎来尾递归优化，享受只有LISP
HASKELL这些古典函数式语言才拥有的能力。通过尾递归优化，javascript代码在解释成机器码的时候，将会向while看起，也就是说，同时拥有数学表达能力和while的效能。

使用尾递归

这里有一个使用尾递归提取绝对文件名的例子，可以来展示下尾递归的魅力。这个函数需要输入一个(或几个)目录名和当前所在的文件位置，然后会递归提取目录下的所有文件名，放入一个栈中。

var FS = require('fs');
var PATH = require('path');

function readSync(paths, i) {
    if (i >= 0 && i < paths.length) {
        var stats = FS.statSync(paths[i]);
        if (stats.isFile()) {
            return readSync(paths, ++i);
        } else if (stats.isDirectory()) {
            var newPaths = FS.readdirSync(paths[i]).map(function (path) {
                return PATH.join(paths[i],path);
            });
            return readSync(paths.slice(0, i).concat(newPaths, 
                                                     paths.slice(i + 1)), 
                            i);
        } else {
            return readSync(paths.slice(0, i).concat(paths.slice(i + 1)), 
                            i);
        }
    } else {
        return paths;
    }
}

测试一下，这个函数可以在服务器启动时，提取某一个(或者几个)目录内的所有文件，然后用于编译或者是其他的操作。

readSync([PATH.join(__dirname, './tpls')], 0).forEach(function (path) {
    console.log(path);
});
readSync([PATH.join(__dirname, './tpls'), PATH.join(__dirname, './pages')], 0).forEach(function (path) {
    console.log(path);
});

文章来源：http://www.jianshu.com/p/269ba1ba1644