Question

在这个talk中，在前8分钟，Runar解释说Scala在消除尾部呼叫方面存在问题，这让我想知道F＃是否有类似的问题？如果没有，为什么不呢？

Answer 1

Scala中正确尾调用的问题是工程权衡之一。将SCC添加到Scala很容易：只需在SLS中添加一个句子即可。 Voilà：Scala中的PTC。从语言设计的角度来看，我们已经完成了。

现在糟糕的编译器编写者需要实现那个规范。好吧，使用PTC将编译成语言很容易......但不幸的是，JVM字节代码不是这样的语言。好的，那么GOTO呢？不。延续？不。例外（已知等同于Continuations）？啊，现在我们到了某个地方！因此，我们可以使用异常来实现PTC。或者，或者，我们根本不能使用JVM调用堆栈并实现我们自己的堆栈。

毕竟，JVM上有多个Scheme实现，所有这些实现都支持PTC。这是一个神话，你不能在JVM上安装PTC，只是因为JVM不支持它们。毕竟，x86也没有它们，但是，仍然有x86上运行的语言有它们。

因此，如果可以在JVM上实现PTC，那么为什么Scala没有它们呢？就像我上面说的那样，你可以使用异常或你自己的堆栈来实现它们。但是使用控件流的异常或实现自己的堆栈意味着所有希望JVM调用堆栈以某种方式显示的东西将不再有效。

特别是，您将失去与Java工具生态系统（调试器，可视化工具，静态分析器）的所有互操作性。您还必须构建与Java库互操作的桥梁，这将很慢，因此您也会失去与Java库生态系统的互操作。

但这是Scala的主要设计目标！这就是Scala没有PTC的原因。

我称之为“Hickey's Theorem”，来自Clojure的设计师Rich Hickey，曾在一次谈话中说道：“Tail Calls，Interop，Performance - Pick Two。”

您还会向JIT编译器提供一些非常不寻常的字节代码模式，它们可能不知道如何优化。

如果您要将F＃移植到JVM，您基本上必须做出这样的选择：您是否放弃了Tail Calls（您不能，因为它们是语言规范所要求的），您是否放弃了Interop还是你放弃表演？在.NET上，你可以拥有这三个，因为F＃中的Tail Calls可以简单地编译成MSIL中的Tail Calls。（虽然实际的翻译比这更复杂，但在某些极端情况下，MSIL中的Tail Calls的实现是错误的。）

这提出了一个问题：为什么不将尾调用添加到JVM？嗯，由于JVM字节代码中的设计缺陷，这非常困难。设计人员希望JVM字节代码具有某些安全属性。但是，而不是以这样的方式设计JVM字节代码语言，使得您无法首先编写不安全的程序（例如，在Java中，例如，您无法编写违反指针安全的程序，因为语言只是JVM字节代码本身并不安全，并且需要一个单独的字节码验证器才能使其安全。

该字节码验证器基于堆栈检查，Tail Calls更改堆栈。所以，这两个非常难以协调，但是如果没有字节码验证器，JVM就无法工作。花了很长时间和一些非常聪明的人才最终弄清楚如何在JVM上实现Tail Calls而不会丢失字节码验证器（参见A Tail-Recursive Machine with Stack Inspection by Clements and Felleisen和tail calls in the VM by John Rose (JVM lead designer)），所以我们现在已经从阶段，这是一个开放的研究问题到“只是”一个开放的工程问题的阶段。

请注意，Scala和其他一些语言 do 具有方法内直接尾递归。然而，这很无聊，实现方面：它只是一个while循环。大多数目标都有while个循环或类似的东西，例如JVM具有方法内GOTO。 Scala也有scala.util.control.TailCalls object，这是一种重要的蹦床。（有关此概念的更一般版本，请参阅Stackless Scala With Free Monads by Rúnar Óli Bjarnason，这可以消除对堆栈的所有使用，而不仅仅是尾部调用。）这可以用于实现尾调用Scala中的算法，但这与JVM堆栈不兼容，即它看起来不像是对其他语言或调试器的递归方法调用：

import scala.util.control.TailCalls._

def isEven(xs: List[Int]): TailRec[Boolean] =
  if (xs.isEmpty) done(true) else tailcall(isOdd(xs.tail))

def isOdd(xs: List[Int]): TailRec[Boolean] =
 if (xs.isEmpty) done(false) else tailcall(isEven(xs.tail))

isEven((1 to 100000).toList).result

def fib(n: Int): TailRec[Int] =
  if (n < 2) done(n) else for {
    x <- tailcall(fib(n - 1))
    y <- tailcall(fib(n - 2))
  } yield (x + y)

fib(40).result

Clojure有recur special form，这也是一个明确的蹦床。

Answer 2

F＃尾部调用没有问题。这是它的作用：

如果你有一个尾递归函数，编译器会生成一个带有变异的循环，因为这比生成.tail指令要快
在其他尾部调用位置（例如，当使用continuation或两个相互递归函数时），它会生成.tail指令，因此尾部调用由CLR处理
默认情况下，在Visual Studio的调试模式下，尾部调用优化是关闭，因为这会使调试更容易（您可以检查堆栈），但您可以在如果需要，可以使用项目属性。

在过去，曾经有一些运行时（CLR x64和Mono）的.tail指令存在问题，但所有这些都已修复，一切正常。

Answer 3

事实证明，对于正确的尾调用，您必须以“释放模式”编译而不是默认的“调试模式”，或者打开项目属性，并在“生成”菜单中向下滚动并选中“生成尾调用“。感谢Arnavion在IRC.freenode.net #fsharp上的提示。

F＃有尾调用消除功能吗？

3 个答案: