BEAM 字节码指令的尾调用递归行为 call_last

Question

我们最近在阅读 BEAM Book 作为阅读小组的一部分。

在附录 B.3.3 中指出 call_last 指令具有以下行为

Deallocate Deallocate words of stack, then do a tail recursive call to the function of arity Arity in the same module at label Label

根据我们目前的理解，尾递归意味着堆栈上分配的内存可以从当前调用中重用。

因此，我们想知道从堆栈中释放了什么。

另外，我们也想知道为什么尾递归调用之前需要先从栈中释放，而不是直接进行尾递归调用。

Answer 1

（免责声明：这是一个猜测）

Tail-recursion 调用并不意味着它不能执行之前的任何其他调用或同时使用堆栈。在那种情况下，必须在执行 tail-recursion 之前释放为这些调用分配的堆栈。 call_last 在表现得像 call_only.

之前释放多余的堆栈

如果你erlc -S下面的代码，你可以看到一个例子：

-module(test).
-compile(export_all).

fun1([]) ->
    ok;
fun1([1|R]) ->
    fun1(R).


funN() ->
    A = list(),
    B = list(),
    fun1([A, B]).

list() ->
    [1,2,3,4].

我已经对相关部分进行了注释：

{function, fun1, 1, 2}.
  {label,1}.
    {line,[{location,"test.erl",4}]}.
    {func_info,{atom,test},{atom,fun1},1}.
  {label,2}.
    {test,is_nonempty_list,{f,3},[{x,0}]}.
    {get_list,{x,0},{x,1},{x,2}}.
    {test,is_eq_exact,{f,1},[{x,1},{integer,1}]}.
    {move,{x,2},{x,0}}.
    {call_only,1,{f,2}}. % No stack allocated, no need to deallocate it
  {label,3}.
    {test,is_nil,{f,1},[{x,0}]}.
    {move,{atom,ok},{x,0}}.
    return.


{function, funN, 0, 5}.
  {label,4}.
    {line,[{location,"test.erl",10}]}.
    {func_info,{atom,test},{atom,funN},0}.
  {label,5}.
    {allocate_zero,1,0}. % Allocate 1 slot in the stack
    {call,0,{f,7}}. % Leaves the result in {x,0} (the 0 register)
    {move,{x,0},{y,0}}.% Moves the previous result from {x,0} to the stack because next function needs {x,0} free
    {call,0,{f,7}}. % Leaves the result in {x,0} (the 0 register)
    {test_heap,4,1}.
    {put_list,{x,0},nil,{x,0}}. % Create a list with only the last value, [B]
    {put_list,{y,0},{x,0},{x,0}}. % Prepend A (from the stack) to the previous list, creating [A, B] ([A | [B]]) in {x,0}
    {call_last,1,{f,2},1}. % Tail recursion call deallocating the stack


{function, list, 0, 7}.
  {label,6}.
    {line,[{location,"test.erl",15}]}.
    {func_info,{atom,test},{atom,list},0}.
  {label,7}.
    {move,{literal,[1,2,3,4]},{x,0}}.
    return.

编辑：
实际回答您的问题：
线程的内存同时用于栈和堆，它们在相对的两侧使用相同的内存块，相互增长（线程的GC在它们相遇时触发）。
在这种情况下，“分配”意味着增加用于堆栈的 space，如果不再使用 space，则必须将其释放（返回到内存块）以便以后可以再次使用它（作为堆或堆栈）。

Answer 2

在 CPU 的 asm 中，优化的尾调用只是跳转到函数入口点。 IE。运行整个函数在tail-recursion的情况下作为一个循环体。（没有推送 return 地址，所以当你到达 base-case 它只是一个 return 回到最终父级。）

我大胆猜测 Erlang / BEAM 字节码在很大程度上是相似的，尽管我对此一无所知。

当执行到达一个函数的顶部时，它不知道它是通过递归还是从另一个函数调用到达那里，因此如果需要的话必须分配更多的space。

如果你想重用 already-allocated 堆栈 space，你必须进一步优化 tail-recursion 到函数体内的实际循环，而不是递归。

或者换句话说，要尾调用任何东西，您需要调用堆栈处于与函数入口时相同的状态。跳转而不是调用失去了在被调用函数return之后进行任何清理的机会return，因为它return是给你的调用者，而不是你。

但是我们不能将 stack-cleanup 放在实际上执行 return 的递归 base-case 中而不是尾调用吗？是的，但这只有在分配新的 space 已经完成后“tailcall”指向此函数中的某个点时才有效，而不是外部调用者将调用的入口点。这 2 个更改与将 tail-recursion 变成循环完全相同。

BEAM 字节码指令的尾调用递归行为 call_last

Tail-call recursive behavior of the BEAM bytecode instruction call_last

erlang

recursion

tail-recursion

bytecode

beam