http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/04/tail-call.html
一、什麼是尾調用？
尾調用的概念非常簡單，一句話就能說清楚，就是指某個函數的最後一步是調用另一個函數。
function f(x) { returng(x); } |
上面代碼中，函數f的最後一步是調用函數g，這就叫尾調用。
以下兩種情況，都不屬於尾調用。
// 情況一 function f(x) { let y = g(x); returny; } // 情況二 function f(x) { returng(x) + 1; } |
上面代碼中，情況一是調用函數g之後，還有別的操作，所以不屬於尾調用，即使語義完全一樣。情況二也屬於調用後還有操作，即使寫在一行內。
尾調用不一定出現在函數尾部，只要是最後一步操作即可。
function f(x) { if (x > 0) { returnm(x) } returnn(x); } |
上面代碼中，函數m和n都屬於尾調用，因爲它們都是函數f的最後一步操作。
二、尾調用優化
尾調用之所以與其他調用不同，就在於它的特殊的調用位置。
我們知道，函數調用會在內存形成一個"調用記錄"，又稱"調用幀"（call frame），保存調用位置和內部變量等信息。如果在函數A的內部調用函數B，那麼在A的調用記錄上方，還會形成一個B的調用記錄。等到B運行結束，將結果返回到A，B的調用記錄纔會消失。如果函數B內部還調用函數C，那就還有一個C的調用記錄棧，以此類推。所有的調用記錄，就形成一個"調用棧"（call stack）。
尾調用由於是函數的最後一步操作，所以不需要保留外層函數的調用記錄，因爲調用位置、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。
function f() { let m = 1; let n = 2; returng(m + n); } f();
// 等同於 function f() { returng(3); } f();
// 等同於 g(3); |
上面代碼中，如果函數g不是尾調用，函數f就需要保存內部變量m和n的值、g的調用位置等信息。但由於調用g之後，函數f就結束了，所以執行到最後一步，完全可以刪除 f() 的調用記錄，只保留 g(3) 的調用記錄。
這就叫做"尾調用優化"（Tail call optimization），即只保留內層函數的調用記錄。如果所有函數都是尾調用，那麼完全可以做到每次執行時，調用記錄只有一項，這將大大節省內存。這就是"尾調用優化"的意義。
三、尾遞歸
函數調用自身，稱爲遞歸。如果尾調用自身，就稱爲尾遞歸。
遞歸非常耗費內存，因爲需要同時保存成千上百個調用記錄，很容易發生"棧溢出"錯誤（stack overflow）。但對於尾遞歸來說，由於只存在一個調用記錄，所以永遠不會發生"棧溢出"錯誤。
function factorial(n) { if (n == = 1) return 1; returnn * factorial(n - 1); }
factorial(5) // 120
|
上面代碼是一個階乘函數，計算n的階乘，最多需要保存n個調用記錄，複雜度 O(n) 。
如果改寫成尾遞歸，只保留一個調用記錄，複雜度 O(1) 。
function factorial(n, total) { if (n == = 1) returntotal; returnfactorial(n - 1, n * total); }
factorial(5, 1) // 120 |
由此可見，"尾調用優化"對遞歸操作意義重大，所以一些函數式編程語言將其寫入了語言規格。ES6也是如此，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，就不會發生棧溢出，相對節省內存。
四、遞歸函數的改寫
尾遞歸的實現，往往需要改寫遞歸函數，確保最後一步只調用自身。做到這一點的方法，就是把所有用到的內部變量改寫成函數的參數。比如上面的例子，階乘函數 factorial 需要用到一箇中間變量total ，那就把這個中間變量改寫成函數的參數。這樣做的缺點就是不太直觀，第一眼很難看出來，爲什麼計算5的階乘，需要傳入兩個參數5和1？
兩個方法可以解決這個問題。方法一是在尾遞歸函數之外，再提供一個正常形式的函數。
function tailFactorial(n, total) { if (n == = 1) returntotal; returntailFactorial(n - 1, n * total); }
function factorial(n) { returntailFactorial(n, 1); }
factorial(5) // 120 |
上面代碼通過一個正常形式的階乘函數 factorial ，調用尾遞歸函數tailFactorial ，看起來就正常多了。
函數式編程有一個概念，叫做柯里化（currying），意思是將多參數的函數轉換成單參數的形式。這裏也可以使用柯里化。
function currying(fn, n) { return function(m) { return fn.call(this, m, n); }; } function tailFactorial(n, total) { if (n == = 1) returntotal; returntailFactorial(n - 1, n * total); } constfactorial = currying(tailFactorial, 1); factorial(5) // 120 |
上面代碼通過柯里化，將尾遞歸函數 tailFactorial 變爲只接受1個參數的 factorial 。
第二種方法就簡單多了，就是採用ES6的函數默認值。
function factorial(n, total = 1) { if (n == = 1) returntotal; returnfactorial(n - 1, n * total); }
factorial(5) // 120 |
上面代碼中，參數 total有默認值1，所以調用時不用提供這個值。
總結一下，遞歸本質上是一種循環操作。純粹的函數式編程語言沒有循環操作命令，所有的循環都用遞歸實現，這就是爲什麼尾遞歸對這些語言極其重要。對於其他支持"尾調用優化"的語言（比如Lua，ES6），只需要知道循環可以用遞歸代替，而一旦使用遞歸，就最好使用尾遞歸。
（[說明] 本文摘自我寫的《ECMAScript 6入門》）
五、嚴格模式
ES6的尾調用優化只在嚴格模式下開啓，正常模式是無效的。
這是因爲在正常模式下，函數內部有兩個變量，可以跟蹤函數的調用棧。
- arguments：返回調用時函數的參數。
- func.caller：返回調用當前函數的那個函數。
尾調用優化發生時，函數的調用棧會改寫，因此上面兩個變量就會失真。嚴格模式禁用這兩個變量，所以尾調用模式僅在嚴格模式下生效。
六、參考鏈接
- 尾調用，from 維基百科
- Tail Calls, Default Arguments, and Excessive Recycling in ES-6, by raganwald
- Proper Tail Calls, from programming in Lua