尾调用优化

在 ES6 中对函数最有趣的改动或许就是一项引擎优化，它改变了尾部调用的系统。尾调用（tail call）指的是调用函数的语句是另一个函数的最后语句，就像这样：

function doSomething() {
    return doSomethingElse();   // tail call
}

在 ES5 引擎中实现的尾调用，其处理就像其他函数调用一样：一个新的栈帧（stack frame）被创建并推到调用栈之上，用于表示该次函数调用。这意味着之前每个栈帧都被保留在内存中，当调用栈太大时会出问题。

有何不同？

ES6 在严格模式下力图为特定尾调用减少调用栈的大小（非严格模式的尾调用则保持不变）。当满足以下条件时，尾调用优化会清除当前栈帧并再次利用它，而不是为尾调用创建新的栈帧：

尾调用不能引用当前栈帧中的变量（意味着该函数不能是闭包）；
进行尾调用的函数在尾调用返回结果后不能做额外操作；
尾调用的结果作为当前函数的返回值。

作为一个例子，下面代码满足了全部三个条件，因此能被轻易地优化：

"use strict";

function doSomething() {
    // optimized
    return doSomethingElse();
}

该函数对 doSomethingElse() 进行了一次尾调用，并立即返回了其结果，同时并未访问局部作用域的任何变量。一个小改动——不返回结果，就会产生一个无法被优化的函数：

"use strict";

function doSomething() {
    // not optimized - no return
    doSomethingElse();
}

类似的，如果你的函数在尾调用返回结果之后进行了额外操作，那么该函数也无法被优化：

"use strict";

function doSomething() {
    // not optimized - must add after returning
    return 1 + doSomethingElse();
}

此例在 doSomethingElse() 的结果上对其进行了加 1 操作，而没有直接返回该结果，这已足以关闭优化。

无意中关闭优化的另一个常见方式，是将函数调用的结果储存在一个变量上，之后才返回了结果，就像这样：

"use strict";

function doSomething() {
    // not optimized - call isn't in tail position
    var result = doSomethingElse();
    return result;
}

本例之所以不能被优化，是因为 doSomethingElse() 的值并没有立即被返回。

使用闭包或许就是需要避免的最困难情况，因为闭包能够访问上层作用域的变量，会导致尾调用优化被关闭。例如：

"use strict";

function doSomething() {
    var num = 1,
        func = () => num;

    // not optimized - function is a closure
    return func();
}

此例中闭包 func() 需要访问局部变量 num，虽然调用 func() 后立即返回了其结果，但是对于 num 的引用导致优化不会发生。

如何控制尾调用优化

在实践中，尾调用优化在后台进行，所以不必对此考虑太多，除非要尽力去优化一个函数。尾调用优化的主要用例是在递归函数中，而且在其中的优化具有最大效果。考虑以下计算阶乘的函数：

function factorial(n) {

    if (n <= 1) {
        return 1;
    } else {

        // not optimized - must multiply after returning
        return n * factorial(n - 1);
    }
}

此版本的函数并不会被优化，因为在递归调用 factorial() 之后还要执行乘法运算。如果 n 是一个大数字，那么调用栈的大小会增长，并且可能导致堆栈溢出。

为了优化此函数，你需要确保在最后的函数调用之后不会发生乘法运算。为此你可以使用一个默认参数来将乘法操作移出 return 语句。有结果的函数携带着临时结果进入下一次迭代，这样创建的函数的功能与前例相同，但它能被 ES6 的引擎所优化。此处是新的代码：

function factorial(n, p = 1) {

    if (n <= 1) {
        return 1 * p;
    } else {
        let result = n * p;

        // optimized
        return factorial(n - 1, result);
    }
}

在重写的 factorial() 函数中，添加了第二个参数 p，其默认值为 1。p 参数保存着前一次乘法的结果，因此下一次的结果就能在进行函数调用之前被算出。当 n 大于 1 时，会先进行乘法运算并将其结果作为第二个参数传入 factorial()。这就允许 ES6 引擎去优化这个递归调用。

尾调用优化是你在书写任意递归函数时都需要考虑的因素，因为它能提供显著的性能提升，尤其是被应用到计算复杂度很高的函数时。