延续和回调之间有什么区别？

时间：2012-12-24 09:12:26

标签： javascript continuations callcc continuation-passing

我一直在浏览整个网络，寻找关于延续的启示，并且令人难以置信的是，最简单的解释如何能够如此完全混淆像我这样的JavaScript程序员。当大多数文章用Scheme中的代码解释延续或使用monad时，尤其如此。

现在我终于认为我已经理解了延续的本质，我想知道我所知道的是否真的是事实。如果我认为真实的事实并非如此，那么它就是无知而不是启蒙。

所以，这就是我所知道的：

在几乎所有语言中，函数显式地将值（和控制）返回给它们的调用者。例如：

var sum = add(2, 3);

console.log(sum);

function add(x, y) {
    return x + y;
}

现在在具有第一类函数的语言中，我们可以传递控制并将值返回给回调而不是显式返回给调用者：

add(2, 3, function (sum) {
    console.log(sum);
});

function add(x, y, cont) {
    cont(x + y);
}

因此，我们不再从函数返回值，而是继续使用另一个函数。因此，此函数称为第一个函数的延续。

那么延续和回调之间的区别是什么？

3 个答案:

答案 0 :(得分：159)

我认为延续是回调的特例。函数可以任意次数回调任意数量的函数。例如：

var array = [1, 2, 3];

forEach(array, function (element, array, index) {
    array[index] = 2 * element;
});

console.log(array);

function forEach(array, callback) {
    var length = array.length;
    for (var i = 0; i < length; i++)
        callback(array[i], array, i);
}

但是如果一个函数回调另一个函数作为它的最后一个函数，那么第二个函数被称为第一个函数的延续。例如：

var array = [1, 2, 3];

forEach(array, function (element, array, index) {
    array[index] = 2 * element;
});

console.log(array);

function forEach(array, callback) {
    var length = array.length;

    // This is the last thing forEach does
    // cont is a continuation of forEach
    cont(0);

    function cont(index) {
        if (index < length) {
            callback(array[index], array, index);
            // This is the last thing cont does
            // cont is a continuation of itself
            cont(++index);
        }
    }
}

如果一个函数调用另一个函数作为它做的最后一个函数，那么它被称为尾调用。一些语言如Scheme执行尾调用优化。这意味着尾调用不会产生函数调用的全部开销。相反，它被实现为一个简单的goto（调用函数的堆栈帧被尾调用的堆栈帧替换）。

奖金：继续传递风格。请考虑以下程序：

console.log(pythagoras(3, 4));

function pythagoras(x, y) {
    return x * x + y * y;
}

现在，如果每个操作（包括加法，乘法等）都以函数的形式编写，那么我们就会：

console.log(pythagoras(3, 4));

function pythagoras(x, y) {
    return add(square(x), square(y));
}

function square(x) {
    return multiply(x, x);
}

function multiply(x, y) {
    return x * y;
}

function add(x, y) {
    return x + y;
}

此外，如果我们不被允许返回任何值，那么我们将不得不使用如下的延续：

pythagoras(3, 4, console.log);

function pythagoras(x, y, cont) {
    square(x, function (x_squared) {
        square(y, function (y_squared) {
            add(x_squared, y_squared, cont);
        });
    });
}

function square(x, cont) {
    multiply(x, x, cont);
}

function multiply(x, y, cont) {
    cont(x * y);
}

function add(x, y, cont) {
    cont(x + y);
}

这种不允许返回值的编程风格（因此你必须求助于传递延续）称为延续传递风格。

继续传递风格有两个问题：

  1. 传递continuation会增加调用堆栈的大小。除非你使用像Scheme之类的语言来消除尾部调用，否则你将面临堆栈空间不足的风险。
  2. 编写嵌套函数很痛苦。

    3. 通过异步调用continuation，可以在JavaScript中轻松解决第一个问题。通过异步调用continuation，函数在调用continuation之前返回。因此调用堆栈大小不会增加：

    Function.prototype.async = async;

pythagoras.async(3, 4, console.log);

function pythagoras(x, y, cont) {
    square.async(x, function (x_squared) {
        square.async(y, function (y_squared) {
            add.async(x_squared, y_squared, cont);
        });
    });
}

function square(x, cont) {
    multiply.async(x, x, cont);
}

function multiply(x, y, cont) {
    cont.async(x * y);
}

function add(x, y, cont) {
    cont.async(x + y);
}

function async() {
    setTimeout.bind(null, this, 0).apply(null, arguments);
}

    第二个问题通常使用名为call-with-current-continuation的函数来解决，该函数通常缩写为callcc。遗憾的是，callcc无法在JavaScript中完全实现，但我们可以为其大多数用例编写替换函数：

    pythagoras(3, 4, console.log);

function pythagoras(x, y, cont) {
    var x_squared = callcc(square.bind(null, x));
    var y_squared = callcc(square.bind(null, y));
    add(x_squared, y_squared, cont);
}

function square(x, cont) {
    multiply(x, x, cont);
}

function multiply(x, y, cont) {
    cont(x * y);
}

function add(x, y, cont) {
    cont(x + y);
}

function callcc(f) {
    var cc = function (x) {
        cc = x;
    };

    f(cc);

    return cc;
}

    callcc函数使用函数f并将其应用于current-continuation（缩写为cc）。 current-continuation是一个延续函数，它在调用callcc之后将函数体的其余部分包装起来。

    考虑函数pythagoras的主体：

    var x_squared = callcc(square.bind(null, x));
var y_squared = callcc(square.bind(null, y));
add(x_squared, y_squared, cont);

    第二个current-continuation的{​​{1}}是：

    callcc

    同样，第一个function cc(y_squared) { add(x_squared, y_squared, cont); } 的{​​{1}}是：

    current-continuation

    由于第一个callcc的{​​{1}}包含另一个function cc(x_squared) { var y_squared = callcc(square.bind(null, y)); add(x_squared, y_squared, cont); } ，因此必须将其转换为续传样式：

    current-continuation

    所以基本上callcc逻辑上将整个函数体转换回我们开始的（并给那些匿名函数命名为callcc）。使用callcc的这种实现的毕达哥拉斯函数变为：

    function cc(x_squared) {
    square(y, function cc(y_squared) {
        add(x_squared, y_squared, cont);
    });
}

    同样，您无法在JavaScript中实现callcc，但您可以在JavaScript中实现延续传递样式，如下所示：

    cc

    函数function pythagoras(x, y, cont) { callcc(function(cc) { square(x, function (x_squared) { square(y, function (y_squared) { add(x_squared, y_squared, cont); }); }); }); } 可用于实现复杂的控制流结构，例如try-catch块，协同程序，生成器，fibers等。

答案 1 :(得分：26)

尽管写得很精彩，但我认为你的术语有点令人困惑。例如，当调用是函数需要执行的最后一件事时，发生尾调用是正确的，但是对于continuation，尾调用意味着函数不会修改它被调用的延续，只是它更新传递给continuation的值（如果需要）。这就是为什么将尾递归函数转换为CPS是如此简单（只需将continuation添加为参数并在结果上调用continuation）。

将continuation称为回调的特殊情况也有点奇怪。我可以看到它们如何轻松地组合在一起，但延续并不是因为需要区分回调。延续实际上表示剩余的 指令用于完成计算 ，或者来自此时间点的剩余计算。你可以把延续想象成一个需要填补的漏洞。如果我能捕捉到一个程序的当前延续，那么我可以回到我捕获延续时程序的确切方式。 （这确实使调试器更容易编写。）

在这种情况下，你的问题的答案是回调是一个通用的东西，可以在[回调]调用者提供的某个契约指定的任何时间点调用。回调可以包含任意数量的参数，并以任何方式构建。那么， continuation 必然是一个参数过程，它解析传递给它的值。必须将延续应用于单个值，并且应用程序必须在最后发生。当继续完成执行时，表达式已完成，并且，根据语言的语义，可能已生成或可能未生成副作用。

答案 2 :(得分：12)

简短的回答是延续和回调之间的区别在于，在调用回调（并且已经完成）之后，执行会在调用它时恢复，而调用继续会导致执行在继续执行时恢复创建了。换句话说：延续永不返回。

考虑一下这个功能：

function add(x, y, c) {
    alert("before");
    c(x+y);
    alert("after");
}

（我使用Javascript语法，即使Javascript实际上不支持一流的延续，因为这是你给出的例子，对于不熟悉Lisp语法的人来说会更容易理解。）

现在，如果我们传递一个回调：

add(2, 3, function (sum) {
    alert(sum);
});

然后我们会看到三个警告：“之前”，“5”和“之后”。

另一方面，如果我们传递一个与回调相同的延续，就像这样：

alert(callcc(function(cc) {
    add(2, 3, cc);
}));
然后我们会看到两个警告：“之前”和“5”。在c()内调用add()会结束add()的执行并导致callcc()返回; callcc()返回的值是作为c的参数传递的值（即总和）。

从这个意义上讲，即使调用一个continuation看起来像一个函数调用，它在某些方面更类似于return语句或抛出异常。

实际上，call / cc可用于将return语句添加到不支持它们的语言中。例如，如果JavaScript没有return语句（相反，就像许多Lips语言一样，只返回函数体中最后一个表达式的值）但确实有call / cc，我们可以像这样实现return：

function find(myArray, target) {
    callcc(function(return) {
        var i;
        for (i = 0; i < myArray.length; i += 1) {
            if(myArray[i] === target) {
                return(i);
            }
        }
        return(undefined); // Not found.
    });
}

调用return(i)会调用一个延续，以终止匿名函数的执行，并导致callcc()返回i target myArray setjmp() }。

（注意：在某种程度上，“返回”类比有点简单。例如，如果延续从它创建的函数中逃脱 - 通过保存在某个地方的某个地方，比如说 - 它是可能的创建延续的函数可以多次返回，即使它只被调用一次。）

Call / cc可以类似地用于实现异常处理（throw和try / catch），循环和许多其他控制结构。

澄清一些可能的误解：

  • 为了支持一流的延续，无论如何都不需要尾调用优化。考虑到即使是C语言也有longjmp()形式的（限制）形式的延续，它创建了一个延续，而{ "name": "Starship", "plural": "starships", "base": "PersistedModel", "idInjection": true, "options": { "validateUpsert": true }, "properties": {}, "validations": [], "relations": {}, "acls": [], "methods": {} } 则调用了一个！{/ p>

    • 另一方面，如果你天真地尝试以延续传递方式编写你的程序而没有尾调用优化，你注定最终会溢出堆栈。

  • 没有特别的理由延续只需要一个参数。只是连续的参数成为call / cc的返回值，而call / cc通常被定义为具有单个返回值，所以自然地，continuation必须只取一个。在支持多个返回值的语言中（如Common Lisp，Go或者甚至是Scheme），完全有可能具有接受多个值的延续。

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