haskell中的cps
cps全称叫continuation passing style,简要来讲就是告诉函数下一步做什么的递归方式,由于普通递归有栈溢出的问题,而cps都是尾递归(tail recursion),尾递归则是没有栈溢出问题的,所以haskell推荐都用cps的方式去编写代码。
当然,相对于普通递归方式,cps也有着非常不便于理解的问题。
def fact(n):
if (n==0):
return 1
else:
return n* fact(n-1)
print fact(400)
这是一段递归求阶乘的python代码。用cps改写就是
def fact_cps(n,ret):
if (n==0):
ret(1)
else:
fact_cps(n-1, lambda x:ret(n*x))
def ret2(x):
print x
fact_cps(400,ret2)
这里要注意的是,我们在传参数的时候多了一个ret,而这个ret其实是一个函数,函数的作用就是传入一个值并打印他。在实际运行过程中,其实是这样子的
以fact_cps(3,ret2)求3的阶乘为例,第一步我们是执行fact_cps(3,ret2),到第五行的地方,我们执行的是fact_cps(2, lambda x:ret2(3*x)),这里的ret即最外层的ret2
fact_cps中的lambda x:ret (3*x)其实是一个函数的简单写法,也就是说这是一个输入x的函数,然后运算ret(3*x)
第二步调用以后,fact_cps的输入值是2以及一个叫做lambda x:ret(3*x)的函数,也就是说ret函数变成了ret(x): print (3*x) 然后到第五行调用fact_cps(1,lambda x:ret(2*x))即fact_cps(1,lambda x:ret2(3*2*x))
第三布调用的就是fact_cps(0,lambda x:ret2(3*2*1*x)),然后到第三行结束,所以总的一个计算其实就是lambda x:ret2(3*2*1*x)然后将最后一次调用的1带入,得到6。
这中间我们可以看到,和普通递归传递的是参数不同,cps调用每一步都产生一个新的函数,传递给下一步调用,这个传递的函数告诉了被递归函数下一步做的是什么。
用haskell写cps更难懂点先写一个简单点的
mysqrt :: Floating a => a -> a
mysqrt a = sqrt a
print (mysqrt 4) :: IO ()
这是一个普通的开根号,用cps写则是
mysqrtCPS :: a -> (a -> r) -> r
mysqrtCPS a k = k (sqrt a)
mysqrtCPS 4 print :: IO ()
这里把print函数传递进了mysqrtCPS并且用print函数调用sqrt a的结果,达到了cps的目的
普通的阶乘是这么写的
fact :: (Num a, Eq a)=>a->a
fact 0=1
fact n=n*(fact (n-1))
print (fact 40)
815915283247897734345611269596115894272000000000
cps方式是这么写的
factCPS :: (Num a, Eq a)=>a->(a->IO ())->IO ()
factCPS 0 ret=ret 1
factCPS n ret=factCPS (n-1) (\x->ret (n*x))
factCPS 40 print :: IO ()
815915283247897734345611269596115894272000000000
对于Fibonacci数列,普通的方法是这么写的
fib :: (Num a,Eq a)=>a->a
fib 0=0
fib 1=1
fib n=fib (n-1)+fib (n-2)
print (fib 30)
832040
CPS方式的Fibonacci数列是这么写的
fibCPS :: (Num a, Eq a)=>a->(a->IO ())->IO ()
fibCPS 0 f=f 0
fibCPS 1 f=f 1
fibCPS n f=fibCPS (n-1) (\f1->fibCPS (n-2) (\f2->f (f1+f2)))
fibCPS 30 print :: IO ()
832040
参考
http://www.haskell.org/haskellwiki/Continuation
http://www.haskell.org/haskellwiki/Tail_recursion
http://en.wikibooks.org/wiki/Haskell/Continuation_passing_style
http://people.csail.mit.edu/meyer/6001/continuations.txt
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