f#递归绑定在计算表达式和尾部递归

Question

我试图理解如何在计算表达式中调用正确的递归函数，而不会得到堆栈溢出异常。据我所知，这是一个众所周知的问题，但仍然不能掌握的概念。也许有人能给出简单的解释或例子。

这是我的例子我希望跟踪生成器具有类似于seq的行为，但不与seq monad一起工作，而是与其他一些人一起工作，例如option，并从递归循环中仅返回最新的非None值。这可能吗?

这只是个例子，代码会无限运行但是不应该有stackowerflow异常

当我理解组合方法中的堆栈溢出问题时，代码只是保持调用f()函数在递归循环中，我想避免这种情况并使此调用尾递归，即代码应在常规循环中编译。

type TraceBuilder() = 
    member __.Bind (m: int Option, f: int -> int Option) : int Option =
         match m with
         | Some(v) -> f v
         | None -> None
    member this.Yield(x) = Some x
    member this.YieldFrom(x) = x
    member __.Delay(f) = f
    member __.Run(f) = f()
    member __.Combine (a, f) = 
        match a with
        | Some _ -> a    
        | None -> f()    
let trace = new TraceBuilder()
let rec iterRec (xopt: int Option) = 
    trace {        
        yield! None
        let! x = xopt        
        yield! iterRec(Some(x + 1))
    }

[<EntryPoint>]
let main argv = 
    let x = iterRec(Some(0))
    //x = startFrom(0) |> Seq.take(5000) |> Seq.toList  |> ignore
    printfn "%A" x

认为comp. expression中的代码应该被编译

let iterRec xopt = 
    combine (None, (fun () ->
              bind(xopt, fun x -> iterRec(Some(x+ 1)))

看起来在这种情况下，iterRec调用不是尾部递归，那么为什么stackoveflow，是可能实现这种逻辑尾部递归吗?

看了这些链接，还是想不出解决办法:

(如何)我可以使这个一元绑定尾递归?

这里建议如何使用FsControl库解决问题，但是否有可能使用正则计算表达式解决问题?

计算表达式中的递归函数

避免堆栈溢出(使用f#序列的无限序列)

https://fsharpforfunandprofit.com/posts/computation-expressions-builder-part5/

Answer 1

我删除了我认为对这个问题不需要的部分代码。请注意，我也发现你的Combine定义令人困惑。它可能很可爱，但它会把我完全扔掉，因为Combine应该表现得类似于Bind，因为两个操作被链接在一起。你的Combine操作接近OrElse操作。

:

module Trace =
  let treturn a = Some a
  let tbind a b =
      match a with
      | Some(v)  -> b v
      | None     -> None
  let (>>=) a b = tbind a b
open Trace
// Will throw on Debug (and most likely Mono)
let rec iterRec xopt l =
  xopt >>= fun x -> if x < l then iterRec(Some(x + 1)) l else Some x
[<EntryPoint>]
let main argv =
  let x = iterRec_(Some(0)) 100000
  printfn "%A" x
  0

iterRec抛出StackOverflowException在调试和抖动不识别.tail属性。

通过查看iterRec反汇编(以ILSpy为例)，更容易理解发生了什么

iterRec =

public static FSharpOption<int> iterRec(FSharpOption<int> xopt, int l)
{
  return Program.Trace.tbind<int, int>(xopt, new Program.iterRec@13(l));
}

internal class iterRec@13 : FSharpFunc<int, FSharpOption<int>>
{
  public int l;
  internal iterRec@13(int l)
  {
    this.l = l;
  }
  public override FSharpOption<int> Invoke(int x)
  {
    if (x < this.l)
    {
      return Program.iterRec(FSharpOption<int>.Some(x + 1), this.l);
    }
    return FSharpOption<int>.Some(x);
  }
}

这两个函数是相互递归的，但是在Release构建中，.tail属性帮助Jitter避免堆栈增长。

当反汇编为IL时，可以看到.tail属性。

IL_0008: tail.
IL_000a: call class [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.FSharpOption`1<!!1> Program/Trace::tbind<int32, int32>(class [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.FSharpOption`1<!!0>, class [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.FSharpFunc`2<!!0, class [FSharp.Core]Microsoft.FSharp.Core.FSharpOption`1<!!1>>)

不幸的是，并不是所有的Jitters都关心.tail，这就是为什么我不愿意依赖它，并将iterRec重写为F#能够解包的尾部递归函数:

let rec iterRec_ xopt l =
  // This F# unpacks into a while loop
  let rec loop xo =
    match xo with
    | Some x  -> if x < l then loop(Some(x + 1)) else xo
    | None    -> None
  loop xopt

检查ILSpy中的此功能:

internal static FSharpOption<int> loop@17(int l, FSharpOption<int> xo)
{
  while (xo != null)
  {
    FSharpOption<int> fSharpOption = xo;
    int x = fSharpOption.Value;
    if (x >= l)
    {
      return xo;
    }
    int arg_1E_0 = l;
    xo = FSharpOption<int>.Some(x + 1);
    l = arg_1E_0;
  }
  return null;
}

不再递归，这个函数将在Debug和mono上执行得很好。

另一种方法是实现蹦床模式，将堆栈空间交换为堆空间。