为什么默认情况下Ocaml / F＃中的函数不递归？

为什么默认情况下F＃和Ocaml（以及其他语言）中的函数不是递归的？

换句话说，为什么语言设计人员认为最好让您键入如下rec声明是一个好主意：

let rec foo ... = ...

并默认不提供函数递归功能？为什么需要显式rec构造？

原始ML的法国和英国后裔做出了不同的选择，并且他们的选择已继承了几十年的现代变体。因此，这只是遗留问题，但确实会影响这些语言中的习语。

默认情况下，法语CAML语言家族（包括OCaml）中的函数不是递归的。通过这种选择，可以轻松地取代使用let这些语言的函数（和变量）定义，因为您可以在新定义的主体内引用以前的定义。F＃从OCaml继承了此语法。

例如，p在计算OCaml中的序列的Shannon熵时取代该函数：

let shannon fold p =
  let p x = p x *. log(p x) /. log 2.0 in
  let p t x = t +. p x in
  -. fold p 0.0

请注意，p高阶shannon函数的参数如何在p正文的第一行中被另一个，然后p在正文的第二行中，被另一个参数取代。

相反，ML语言系列的英国SML分支采用了另一种选择，fun默认情况下，SML的-bound函数是递归的。当大多数函数定义不需要访问其函数名称的先前绑定时，这将导致代码更简单。但是，被取代的函数将使用不同的名称（f1，f2等等），这会污染范围，并有可能意外地调用错误的函数“版本”。现在，隐式递归fun绑定函数和非递归val绑定函数之间存在差异。

Haskell可以通过将定义限制为纯净来推断定义之间的依赖关系。这使玩具样品看起来更简单，但在其他地方却要付出巨大的代价。

请注意，Ganesh和Eddie给出的答案是红色鲱鱼。他们解释了为什么不能将函数组放置在巨人内部，let rec ... and ...因为它会影响何时泛化类型变量。这与recSML中的默认设置无关，而与OCaml 无关。

明确使用的一个关键原因rec是与Hindley-Milner类型推断有关，该推断是所有静态类型的函数式编程语言（尽管以各种方式更改和扩展）的基础。

如果您有一个定义let f x = x，则希望它具有类型，'a -> 'a并适用'a于不同点的不同类型。但同样，如果您撰写本文let g x = (x + 1) + ...，那么您x应该将其视为int的其余部分g。

Hindley-Milner推理处理这种区别的方式是通过一个明确的概括步骤。在某些点处理程序时，类型系统停止，并说：“好了，这些定义的类型将在这一点上一概而论，所以，当有人使用它们，在它们的类型的任何自由的类型变量将新鲜实例化，并由此不会干扰此定义的任何其他用途。”

事实证明，进行这种概括的明智之举是在检查了一组相互递归的函数之后。任何更早的版本，您都会泛化得太多，从而导致类型实际上可能发生冲突的情况。任何以后的版本，您都会泛化得太少，做出的定义不能与多个类型实例化一起使用。

因此，鉴于类型检查器需要知道哪些定义集是相互递归的，它可以做什么？一种可能性是简单地对范围内的所有定义进行依赖项分析，然后将它们重新排列为最小的组。Haskell实际上是这样做的，但是在诸如F＃（以及OCaml和SML）这样具有不受限制的副作用的语言中，这是一个坏主意，因为它也可能会重新排列副作用。因此，相反，它要求用户显式标记哪些定义是相互递归的，从而扩展了应该在何处进行泛化。

这是一个好主意，主要有两个原因：

首先，如果启用递归定义，则不能引用先前具有相同名称的值的绑定。当您执行诸如扩展现有模块之类的操作时，这通常是一个有用的习惯。

第二，递归值，尤其是相互递归值集，很难按顺序进行定义，每个新定义都建立在已经定义的基础上。阅读此类代码时最好保证除明确标记为递归的定义外，新定义只能引用以前的定义。

一些猜测：

• let不仅用于绑定函数，还用于绑定其他常规值。大多数形式的值均不允许递归。允许使用某些形式的递归值（例如函数，惰性表达式等），因此它需要显式语法来表明这一点。
• 优化非递归函数可能会更容易
• 在创建递归函数时创建的闭包需要包含指向函数本身的条目（以便函数可以递归调用自身），这使递归闭包比非递归闭包更为复杂。因此，当您不需要递归时，能够创建更简单的非递归闭包可能会很好。
• 它允许您根据先前定义的函数或同名值来定义函数；虽然我认为这是不好的做法
• 额外的安全性？确保您正在按预期进行。例如，如果您不希望它具有递归性，但是您不小心在函数内部使用了与函数本身相同的名称，则很可能会抱怨（除非之前已定义该名称）
• 该let构造类似于letLisp and Scheme中的构造；这是非递归的。letrecScheme中有一个单独的构造用于递归让我们

鉴于这种：

let f x = ... and g y = ...;;

比较：

let f a = f (g a)

有了这个：

let rec f a = f (g a)

前者重定义f以前定义的适用f于应用的结果g来a。后者重新定义f到无限循环应用g到a，这通常不是你想做的事，ML变种。

也就是说，这是语言设计师风格的事情。放手去做。

它的很大一部分是它使程序员可以更好地控制其本地范围的复杂性。的频谱let，let*并let rec提供电源和成本的增加水平。let*并且let rec本质上是simple的嵌套版本let，因此使用其中任何一个都更昂贵。这种等级可以让您对程序的优化进行微观管理，因为您可以选择所需的任务级别。如果您不需要递归或引用以前的绑定的功能，则可以依靠简单的方法节省一些性能。

它类似于Scheme中的分级相等谓词。（即eq?，eqv?和equal?）