由JavaScript堆棧溢出引出的函數式編程思想

〇、何為堆棧溢出?

每次執行JavaScript代碼時,都會分配一定尺寸的棧空間(Windows系統中為1M),每次方法調用時都會在棧里儲存一定信息(如參數、局部變量、返回值等等),這些信息再少也會占用一定空間,如果存在較多的此類空間,就會超過線程的棧空間了。
說白了就是就是不顧堆棧中分配的局部數據塊大小,向該數據塊寫入了過多的數據,導致數據越界,結果覆蓋了別的數據。

一、引起堆棧溢出的原因?

出現js堆棧溢出的問題一般的情況有兩種:

  1. 由于過多的函數調用,導致調用堆棧無法容納這些調用的返回地址,一般在遞歸中產生。堆棧溢出很可能由無限遞歸(Infinite recursion)產生,但也可能僅僅是過多的堆棧層級。
  2. 代碼中引用了jQuery-1.4.2.min.js這個js實現一些動態效果或者是輔助,這個版本的jQuery就存在這樣的問題,此時如果允許的話可以考慮更換jQuery引用版本。

二、如何解決堆棧溢出問題

解決方案:
1,引入閉包; 2,引入計時器; 3,尾調優化


使用閉包

  • 錯誤代碼

      function isEven(num){
         if(num == 0){return true;}
         if(num == 1){return false;}
         return isEven(Math.abs(num)-2);
     }
     console.log(isEven(100000))//堆棧溢出
    
  • 引入閉包并優化

    function isEven(num){
        function isEvenInner(num){
            if(num === 0){return true;}
            if(num === 1){return false;}
            return function(){
            return isEvenInner(Math.abs(num)-2);
            }
        }
    
        function simplify(func,num){
            var value=func(num);
            while(typeof value == 'function'){
                value=value();
            }
            return value;
        }
    
        return simplify.bind(null,isEvenInner)(num)
    }
    
    console.log(isEven(100000));//這種方法num太大也不可以
    

調用計時器


Tail Call Optimize 使用尾調優化,可參考《尾調用優化 -阮一峰》

  • 錯誤代碼

    function factorial(n){
      if(n === 1) {return 1;}
        return n*factorial(n-1);
    }
    console.log(factorial(5))
    
  • 使用尾遞歸(尾調用)

遺憾的是,大多數編程語言沒有針對尾遞歸做優化,JavaScript解釋器也沒有做優化,所以,即使把上面的fact(n)函數改成尾遞歸方式,也會導致棧溢出。

  function tailFactorial(n, total) {
    if (n === 1) return total;
    return tailFactorial(n - 1, n * total);
  }
  console.log(tailFactorial(5,1))
  • 尾調優化(新增簡化函數)

    function tailFactorial(n, total) {
      if (n === 1) return total;
      return tailFactorial(n - 1, n * total);
    }
    console.log(tailFactorial(5,1))
    function factorial(n) {
      return tailFactorial(n, 1);
    }
    
    console.log(factorial(10000))
    
  • 尾調優化(柯里化)

    function currying(fn,n){//柯里化要綁定的參數
        return function(m){//柯里化的函數,m對應輸入的唯一一個參數
            return fn.call(this,m,n)  
    }//柯里化
    }
    var factorial_1=currying(tailFactorial,1);
    console.log(factorial_1(5));
    
  • 尾調優化(ES6)

    function factorial(n, total = 1) {
      if (n === 1) return total;
      return factorial(n - 1, n * total);
    }
    
    factorial(5) // 120
    

三、深入理解(關于尾調用優化和柯里化)

寫代碼的優化有兩個方向:1、提高程序性能,2、使代碼模塊化,減少其耦合性,增加可維護性。如果說尾調用優化是為了提高程序性能,那柯里化就是為了實現代碼適用性。

尾調用

PS:ES6尾調用優化只能在嚴格模式下使用,詳見尾調用優化 阮一峰

定義:某個函數的最后一步是調用另一個函數。

function f(x){
  return g(x);
}//尾調用
// 情況一 非尾調用
function f(x){
  let y = g(x);
  return y;
}

// 情況二 非尾調用
function f(x){
  return g(x) + 1;
}
//尾調用不一定出現在函數尾部,只要是最后一步操作即可。
    function f(x) {
  if (x > 0) {
    return m(x)
  }
  return n(x);
}
  • 尾調用優化(Tail call optimization)
    如圖所示,函數調用會在內存形成調用棧(call stack),尾調用由于是函數的最后一步操作,所以不需要保留外層函數的調用記錄,因為調用位置、內部變量等信息都不會再用到了,只要直接用內層函數的調用記錄,取代外層函數的調用記錄就可以了。

    調用棧示意圖

    故:

    function f() {
      let m = 1;
      let n = 2;
      return g(m + n);
    }
    f();
    
    // 等同于
    function f() {
      return g(3);
    }
    f();
    
    // 等同于
    g(3);
    

    優點:減小調用棧,節省內存使用。

  • 尾遞歸
    定義:尾調用自身。
    "尾調用優化"對遞歸操作意義重大。ES6中第一次明確規定,所有 ECMAScript 的實現,都必須部署"尾調用優化"。這就是說,在 ES6 中,只要使用尾遞歸(在嚴格模式下),就不會發生棧溢出,相對節省內存
    實例代碼見于上。


柯里化

定義:柯里化(Currying)是把接受多個參數的函數變換成接受一個單一參數(最初函數的第一個參數)的函數,并且返回接受余下的參數且返回結果的新函數的技術。

柯里化(Currying)是把接受多個參數的函數變換成接受一個單一參數(最初函數的第一個參數)的函數,并且返回接受余下的參數且返回結果的新函數的技術,在直覺上,柯里化聲稱“如果你固定某些參數,你將得到接受余下參數的一個函數”。

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