[Lua] 尾調用消除（tail-call elimination）

《Lua程序設計（第2版）》 6.3 正確的尾調用（proper tail call）

　　Lua是支持尾調用消除（tail-call elimination）的，如下面對函數g的調用就是尾調用。

function f(x) return g(x) end

　　尾調用之后，程序不需要保存任何關於函數f的棧(stack)信息，即不耗費任何棧空間。

　　尾調用方法可用於編寫狀態機（state machine），類似於goto到另一個函數，如果沒有尾調用消除，每次調用都會創建一個新的棧層(stack level)，若干步之后有可能導致棧溢出。

　　注意，以下幾種情況均不是尾調用：

function f(x)
    g(x)
end

return g(x) + 1
return x or g(x)
return (g(x))

 

　　舉例，書中有個迷宮的例子，代碼如下：

入口 room1	room2
room3	出口 room4

　　

function room1 ()
    local direction = io.read()
    if direction == "east" then
        room2()
    elseif direction == "south" then
        room3()
    else
        print("invalid direction!")
        room1()
    end
end

function room2 ()
    local direction = io.read()
    if direction == "west" then
        return room1()
    elseif direction == "south" then
        return room4()
    else
        print("invalid direction!")
        return room2()
    end
end

function room3 ()
    local direction = io.read()
    if direction == "north" then
        return room1()
    elseif direction == "east" then
        return room4()
    else
        print("invalid direction!")
        return room3()
    end

end

function room4 ()
    print("congratulations!")
end

room1()

運行結果：

south
west
invalid direction!
east
congratulations!

 

我們寫一個尾調用的簡單循環：

function room1()
    return room2()
end

function room2()
    print(111)
    return room1()
end

room1()

運行結果：

111
111 -- 一直循環不會報錯

 

不使用尾調用：

function room1()
    room2()
end

function room2()
    print(111)
    room1()
end

room1()

運行結果：

111
111 -- 循環幾秒之后出現以下報錯：

lua: stack overflow
stack traceback:
        [C]: in function 'print'
        6_propertailcall.lua:47: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        ...
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:48: in function 'room2'
        6_propertailcall.lua:43: in function 'room1'
        6_propertailcall.lua:51: in main chunk
        [C]: ?