Question

我正在从Conrad Barski的“Lisp之乡”一书中学习Lisp。现在我遇到了我的第一个绊脚石，作者说：

以这种方式调用自己不仅在Lisp中允许，而且经常是这样强烈鼓励

显示以下示例函数以计算列表中的项目：

(defun my-length (list)
  (if list
    (1+ (my-length (cdr list)))
    0))

当我使用包含一百万个项目的列表调用此函数my-length时，出现堆栈溢出错误。所以要么你永远不要期望在Lisp中有一个很长的列表（所以也许我的用例是没用的），或者还有另一种方法来计算这么长的列表中的项目。你可以对此有所启发吗？（顺便说一句，我在Windows上使用GNU CLISP。）

Answer 1

使用Chris Taylor的例子在CLISP中进行TCO（尾调用优化）：

[1]> (defun helper (acc list)
       (if list
           (helper (1+ acc) (cdr list))
           acc))

(defun my-length (list)
  (helper 0 list))

HELPER

现在编译它：

[2]> (compile 'helper)
MY-LENGTH
[3]> (my-length (loop repeat 100000 collect t))

*** - Program stack overflow. RESET

现在，上面不起作用。我们将调试级别设置为低。这允许编译器执行TCO。

[4]> (proclaim '(optimize (debug 1)))
NIL

再次编译。

[5]> (compile 'helper)
HELPER ;
NIL ;
NIL
[6]> (my-length (loop repeat 100000 collect t))
100000
[7]>

作品。

允许Common Lisp编译器执行TCO通常由调试级别控制。具有高调试级别，编译器生成的代码使用每个函数调用的堆栈帧。这样，每个调用都可以被跟踪，并且可以在回溯中看到。使用较低的调试级别，编译器可以使用已编译代码中的跳转替换尾调用。然后在回溯中不会看到这些调用 - 这通常会使调试变得更难。

Answer 2

您正在寻找尾递归。目前您的功能定义为

(defun my-length (list)
  (if list
    (1+ (my-length (cdr list)))
    0))

请注意，在my-length调用自身之后，需要在将该值传递给其调用函数之前将结果添加一个。这需要在返回之前修改该值意味着您需要为每个调用分配一个新的堆栈帧，使用的空间与列表的长度成比例。这就是导致长列表堆栈溢出的原因。

您可以重写它以使用辅助函数

(defun helper (acc list)
  (if list
    (helper (1+ acc) (cdr list))
    acc))

(defun my-length (list)
    (helper 0 list))

辅助函数有两个参数，一个累积参数 acc，它存储了到目前为止列表的长度，还有一个列表list，这是我们列出的列表重新计算长度。

重要的一点是helper是递归写入尾部的，这意味着调用自身是它做的最后一件事。这意味着每次函数调用自己时都不需要分配一个新的堆栈帧 - 因为最终的结果只会一直传递到堆栈帧链上，你可以通过覆盖旧的堆栈框架来逃脱使用新的，所以你的递归函数可以在恒定的空间中运行。

这种形式的程序转换 - 从递归（但非尾递归）定义到使用尾递归辅助函数的等效定义是函数式编程中的一个重要习惯 - 值得花一些时间来理解它

Answer 3

创建递归函数以对递归数据结构进行操作在lisp中确实很有用。并且列表（在lisp中）被定义为递归数据结构，所以你应该没问题。

但是，正如您所经历的那样，如果使用递归遍历数百万个深度的数据结构，还将在堆栈上分配一百万个帧，并且您可以预期堆栈溢出，除非您特别要求运行时环境分配大量的stack-space（我不知道你是否或如何在gnu clisp中做到这一点......）。

首先，我认为这表明list-datastructure对于所有事情来说并不是最好的，在这种情况下，另一个结构可能更好（但是，你可能没有在你的lisp-book中找到矢量然而; - ）

另一件事是，对于这样的大型递归是有效的，编译器应该优化尾递归并将它们转换为迭代。我不知道clisp是否具有此功能，但您需要将功能更改为实际可更新。（如果“尾递归优化”没有意义，请告诉我，我可以挖掘一些参考资料）

有关其他迭代方法，请查看：

或其他数据结构：

http://www.lispworks.com/documentation/HyperSpec/Body/t_vector.htm

Answer 4

(DEFUN nrelem(l) 
    (if (null l)
        0
       (+ (nrelem (rest l)) 1)
))

从Lisp中的递归函数调用堆栈溢出

4 个答案: