F#中用Continuation编程避免堆栈溢出

当我接触的F#编程越多，我用到递归的可能性就越大，也正是因为这样，我时常会遇到堆栈溢出的问题，要想避免堆栈溢出问题，Continuation Style Program（CSP）是唯一的方法。以下我们列出普通的递归和CSP的版本代码进行对比，在这里，关键的一点，该方法不会返回，因此它不会在调用的堆栈上创建元素，同时，由于会延迟计算Continuation方法，它不需要被保存在栈元素中：

module FunctionReturnModule =    
   let l = [1..1000000]   
   let rec sum l =    
     match l with   
     | [] -> 0   
     | h::t -> h + sum t   
   sum l 

module CPSModule =    
    let l = [1..1000000]   
    let rec sum l cont =    
      match l with   
      | [] -> cont 0   
      | h::t ->    
        let afterSum v =    
          cont (h+v)   
        sum t afterSum   
    sum l id 

好吧，接下来的问题是如何从普通递归的方法得到CSP的递归版本呢？以下是我遵循的步骤，记住：其中一些中间代码并不能通过编译。

首先看看我们原始的递归代码：

第一步：

module FunctionReturnModule =    
   let l = [1..1000000]   
   let rec sum l =    
     match l with   
     | [] -> 0   
     | h::t ->    
       let r = sum t   
       h + r   
   sum l 

第二步：处理递归函数中的sum，将cont移动到afterSum中，afterSum方法获得到参数v并将它传递给cont(h+v)：

module CPSModule =    
   let l = [1..1000000]   
   let rec sum l cont =    
     match l with   
     | [] -> cont 0   
     | h::t ->    
       let afterSum v =    
         cont (h+v)   
       sum t afterSum   
   sum l id 

那么，接下来让我们使用相同的方法来遍历树，下面先列出树的定义：

type NodeType = int   
type BinaryTree =   
  | Nil   
  | Node of NodeType * BinaryTree * BinaryTree  

最终的结果如下：

module TreeModule =    
   let rec sum tree =    
     match tree with   
     | Nil -> 0   
     | Node(v, l, r) ->   
       let sumL = sum l   
       let sumR = sum r   
       v + sumL + sumR   
   sum deepTree   
 module TreeCSPModule =    
   let rec sum tree cont =    
     match tree with   
     | Nil -> cont 0   
     | Node(v, l, r) ->   
       let afterLeft lValue =    
         let afterRight rValue =    
           cont (v+lValue+rValue)   
         sum r afterRight   
       sum l afterLeft   
   sum deepTree id 

开始使用相同的步骤将它转换成CSP方式：

首先切入Continuation函数：

module TreeModule =    
   let rec sum tree cont =    
     match tree with   
     | Nil -> 0   
     | Node(v, l, r) ->   
       let sumL = sum l   
       let sumR = sum r   
       cont (v + sumL + sumR)   
   sum deepTree 

第一步：处理sumR，将cont方法移动到afterRight中并将它传给sum r：

module TreeModule =    
   let rec sum tree cont =    
     match tree with   
     | Nil -> 0   
     | Node(v, l, r) ->   
       let sumL = sum l   
       // let sumR = sum r   
       let afterRight rValue =     
         cont (v + sumL + rValue)   
       sum r afterRight   
   sum deepTree 

第二步：处理sumL：

module TreeModule =    
   let rec sum tree cont =    
     match tree with   
     | Nil -> 0   
     | Node(v, l, r) ->   
       //let sumL = sum l   
       let afterLeft lValue =   
         let afterRight rValue =     
           cont (v + lValue + rValue)   
         sum r afterRight   
       sum l afterLeft   
   sum deepTree 

结束了，接下来让我们用下面的代码进行测试吧：

let tree n =    
  let mutable subTree = Node(1, Nil, Nil)   
  for i=0 to n do   
    subTree <- Node(1, subTree, Nil)   
  subTree   
let deepTree = tree 1000000