Question

length :: [a] -> Int的规范实施是：

length [] = 0
length (x:xs) = 1 + length xs

非常漂亮但是因为它使用线性空间而遭受堆栈溢出。

尾递归版：

length xs = length' xs 0
  where length' [] n = n
        length' (x:xs) n = length xs (n + 1)

没有遇到这个问题，但我不明白这是如何在懒惰的语言中以恒定的空间运行的。

运行时是否在运行列表时累积了大量(n + 1)个thunks？不应该这个函数Haskell消耗O（n）空间并导致堆栈溢出吗？

（如果重要的话，我正在使用GHC）

Answer 1

是的，你在累积参数方面遇到了常见的陷阱。通常的办法是对累积参数进行严格评估;为此，我喜欢严格的应用程序运算符$!。如果你不强制严格，GHC的优化器可能会认为这个函数是严格的，但它可能不是。绝对不是依赖它 - 有时你想要累积参数被懒惰地评估，O（N）空间就好了，谢谢。

如何在Haskell中编写一个常量空间长度函数？

如上所述，使用严格的应用程序运算符强制评估累积参数：

clength xs = length' xs 0
  where length' []     n = n
        length' (x:xs) n = length' xs $! (n + 1)

$!的类型为(a -> b) -> a -> b，它会在应用函数之前强制评估a。

Answer 2

在GHCi中运行第二个版本：

> length [1..1000000]
*** Exception: stack overflow

所以回答你的问题：是的，它确实会遇到这个问题，就像你期望的那样。

然而，GHC比普通编译器更聪明;如果您使用优化结果编译，它将为您修复代码并使其在恒定空间中工作。

更一般地说，有一些方法可以在Haskell代码中的特定点强制 strictness ，从而阻止构建深层嵌套的thunk。通常的示例是foldl与foldl'：

len1 = foldl (\x _ -> x + 1) 0
len2 = foldl' (\x _ -> x + 1) 0

除了foldl是惰性而foldl'是严格的以外，两个函数都是左边的折叠，它们执行“相同”的操作。结果是len1在GHCi中因堆栈溢出而死亡，而len2正常工作。

Answer 3

尾递归函数不需要维护堆栈，因为函数返回的值只是尾调用返回的值。因此，不是创建一个新的堆栈帧，而是重新使用当前的堆栈帧，本地数据将被传入尾调用的新值覆盖。因此，每个n+1都会写入旧n所在的相同位置，并且您可以持续使用空间。

编辑 - 实际上，正如你所写的那样，你是对的，它会使(n+1)重击并导致溢出。易于测试，只需尝试length [1..1000000] ..你可以通过强制它首先评估它来解决这个问题：length xs $! (n+1)，然后就像我上面说的那样工作。