如何使用ES6尾調用優化

這篇文章運用簡單易懂的例子給大家介紹如何使用ES6尾調用優化，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

ES6包含了一個性能領域的特殊要求。這與一個涉及函數調用的特定優化形式相關：即尾調用優化（Tail Call Optimization，TCO）。簡單地說，尾調用就是一個出現在另一個函數“結尾”處的函數調用。這個調用結束之后就沒有其余事情要做了（除了可能要返回結果值）

什么尾調用

舉個例子，下面是一個非遞歸的尾調用：

function foo(x) {
 return x
}

// 尾調用
function bar(y) {
 return foo(y + 1)
}

// 非尾調用
function baz() {
 return 1 + bar(40)
}

baz()  // 輸出42

說明： foo(y+1) 是 bar(...) 中的尾調用，因為在 foo(...) 完成后， bar(...) 也完成了，并且只需要返回 foo(...) 調用的結果。然而， bar(40) 不是尾調用，因為在它完成后，它的結果需要加上1才能由 baz() 返回。

在JavaScript里，調用一個新的函數需要額外的一塊預留內容來管理調用棧，成為棧幀。所以前面的代碼一般會同時需要為每個 baz() 、 bar(...) 、 foo(...) 保留一個棧幀。

然而，如果支持TCO的引擎能夠意識到 foo(y+1) 調用位于尾部，這意味著 bar(...) 基本上已經完成了，那么在調用 foo(...) 時，它就不需要創建一個新的幀棧，而是可以重用已有的 bar(...) 的幀棧。這樣不僅速度快，而且節省內存。

什么是尾遞歸

在計算機科學里，尾調用是指一個函數里的最后一個動作是一個函數調用的情形：即這個調用的返回值直接被當前函數返回的情形。這種情形下稱該調用位置為尾位置。若這個函數在尾位置調用本身（或是一個尾調用本身的其他函數等等），則稱這種情況為尾遞歸，是遞歸的一種特殊情形。尾調用不一定是遞歸調用，但是尾遞歸特別有用，也比較容易實現。

TCO的意義

在程序運行時，計算機會為應用程序分配一定的內存空間；應用程序則會自行分配所獲得的內存空間，其中一部分被用于記錄程序中正在調用的各個函數的運行情況，這就是函數的調用棧。常規的函數調用總是會在調用棧最上層添加一個新的堆棧幀（stack frame，也翻譯為“棧幀”或簡稱為“幀”），這個過程被稱作“入棧”或“壓棧”（意即把新的幀壓在棧頂）。當函數的調用層數非常多時，調用棧會消耗不少內存，甚至會撐爆內存空間（棧溢出），造成程序嚴重卡頓或意外崩潰。尾調用的調用棧則特別易于優化，從而可減少內存空間的使用，也能提高運行速度。其中，對尾遞歸情形的優化效果最為明顯，尤其是遞歸算法非常復雜的情形。

在簡單的代碼片段中，這類優化算不了什么，但是在處理遞歸時，這就解決了大問題，特別是如果遞歸可能會導致成千上百個棧幀的時候。有了TCO，引擎可以用同一個棧幀執行所有的這類調用！

遞歸是 JavaScript 中一個紛繁復雜的主題。因為如果沒有TCO的話，引擎需要實現一個隨意的限制來界定遞歸棧的深度，達到了就得停止，以防止內存耗盡。有了TCO，尾調用的遞歸函數本質上就可以任意運行，因為再也不需要使用額外的內存，也沒有了內存溢出的問題。

下面用尾遞歸實現一個典型的階乘函數：

// 用循環實現
function factorial(n) {
 if (n<2) return 1

 var res = 1
 for (var i = n; i > 1; i--) {
  res *= i
 }
 return res
}

// 用尾遞歸實現
function factorial(n) {
 function fact(n, res) {
  if (n < 2) return res 
  return fact(n-1, n*res)
 }
 return fact(n, 1)
}

factorial(5)  // 輸出120

注意：TCO只用于有實際的尾調用的情況，如果你寫了一個沒有尾遞調用的函數，那么性能還是會回到普通幀棧分配的情形，引擎對這樣的遞歸調用棧的限制也仍然有效。

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