在 C# 中优化尾调用答案

【问题标题】：Optimizing tail-calls in C#在 C# 中优化尾调用
【发布时间】：2010-09-10 00:10:48
【问题描述】：

我有一个深度递归函数，理论上即使输入很大，它也应该能很好地工作。问题是在撰写本文时我忘记了 C# 并没有很好地进行尾调用优化（如果有的话），所以对于任何足够复杂的输入，我都会得到 StackOverflowExceptions。该方法的基本结构是两个大方法，每个方法调用另一个。

public object Simplify(object param) {
    if (IsSimple(param))
        return param;
    else
        return Expand(param);
}

private object Expand(object param) {
    return Simplify(ProcessExpansion(param));
}

IsSimple 和 ProcessExpansion 都有一个相对固定的堆栈深度——唯一的问题是 Simplify 和 Expand 之间的递归。您将如何减少此处的堆栈深度？

我正在考虑返回代表来计算结果，但这似乎有点矫枉过正 - 必须有一个更简单的方法。这是我对解决方案的想法（它不是很完善，因为我一直认为我一定是在这里做错了什么）：

public object Simplify(object param) {
    object result = () => SimplifyInternal(param);
    while (result is Func<object>)
        result = ((Func<object>)result)();
    return result;
}

private object SimplifyInternal(object param) {
    if (IsSimple(param))
        return param;
    else
        return Expand(param);
}

private object Expand(object param) {
    return () => SimplifyInternal(ProcessExpansion(param));
}

所以我的两个问题是：

这个解决方案有什么可怕的错误？
你能想到更好的吗？

【问题讨论】：

请注意，.NET 4.0 x64 运行时优化了尾调用，而 x86 则没有。完全愚蠢，我知道。
为什么不在 F# 中编程？我宁愿让编译器优化它（语言功能），然后祈祷抖动会解决它。
尽管我很喜欢 F#，但如果可以的话，我会将此评论排名。建议您将整个项目切换到 F# 只是因为您需要在某一时刻进行尾调用优化，这不是很有建设性。
@Brian True，您可以只将部分代码移植到 F#。尽管如此，我发现当你忙着尝试自己解决问题时，有人插入另一种语言有点笨拙——尤其是在这样做完全有可能和实际的情况下（有一个正式的证明您可以将所有递归转换为循环的地方，反之亦然）。
好吧，OP 的问题最初是关于尾调用优化（尽管在 C# 中），但我不明白我们在这里使用的这种多语言/多范式框架的问题。东西总是在扩展/发展，知道你的选择永远不会对你产生负面影响......

标签： c# tail-recursion tail-call-optimization

【解决方案1】：

这不就是

while(!IsSimple(param))
    param = ProcessExpansion(param);
return param;

【讨论】：

重点是，如果 A 只在尾部位置调用 B，而 B 只在尾部位置调用 A，那么你应该能够做一些按摩来合并这两个方法并包装一个 while 循环围绕它并获得相同的语义。
是的。不过，这个例子被大大简化了——函数本身就足够复杂了，而且每个函数都做了完全不同的事情。 param 可以具有的不同类型的值还涉及一些多态性。理论上我可以将它们组合成一个函数，但这会使它们更难维护。
确实如此。在这种情况下，一种可能的途径是在 F# 中编写这些函数。另一种是使用蹦床（看起来你正在尝试这个）。还有一个是使用线程（例如，当堆栈变高时，QueueUserWorkItem 并阻塞结果）。这些选择都不是非常有吸引力。使用您对创作和维护感到满意的那个。另外，请考虑您是否可以“改变问题”以首先解决问题。
+1 布赖恩是正确的。我要么在 F# 中编写函数，要么将其转换为循环，以更易于维护（记住你的同事和替代者以及你自己）。