自動檢測一個Haskell function是否為尾遞歸

Question

我目前正在為 Haskell 課程編寫自動評分器。 對於“尾遞歸”部分，我需要一種方法來自動安全地檢測給定的 Haskell function 是否為尾遞歸。

我搜索了現有工具，但找不到任何東西。 我假設必須有一種方法可以自動執行此操作，因為畢竟這是 Haskell 編譯器為我們所做的。 該方法不必使用特定語言或任何東西，因為評分者是項目中的外部實體。 例如，它可以是 Haskell 庫、命令行工具或用任何其他語言編寫的代碼（C、Java、Python 等）。

如果實際上沒有任何這樣的工具，我想我將不得不為 Haskell 使用類似詞法分析器的東西，並自己編寫檢測尾遞歸的自定義代碼。

Answer 1

我首先要指出，尾遞歸在 Haskell 中很少是優點。如果您想使用 Haskell 作為教授尾遞歸的媒介，這很好，但實際上在 Haskell 中編寫尾遞歸函數通常會被誤導。

假設你仍然想這樣做，我會強調

畢竟這就是 Haskell 編譯器為我們所做的

確實是的。 那么為什么會存在除編譯器以外的任何工具呢？ 編譯器已經做到了這一點。 所以，當你想這樣做時， 使用編譯器。 我相信這不會是微不足道的，因為你必須學習編譯器的類型和其他 API 。 但它實際上是正確的。

我會首先查看 function 之類的isAlwaysTailCalled ，看看它是否符合您的要求。 如果沒有，也許您需要使用 function 定義的 AST。

Answer 2

我基本上同意 amalloy，但是對於這個自動評分器（大概應該只是清除明顯錯誤的快速方法，而不是一個完整可靠的認證工具），我會在模板 Haskell 中拼湊一些東西。

{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}
{-# LANGUAGE LambdaCase      #-}

module TailRecCheck where

import Language.Haskell.TH

isTailRecursive :: Dec -> Bool
isTailRecursive (FunD fName clauses) = all isClauseTR clauses
 where 
       isClauseTR (Clause _ (NormalB (AppE f x)) _)
          -- Function application that could be a tail call
          = case f of
             -- It's only a tail call if the function is the
             -- one we're currently defining, and if the rest
             -- is not recursive
             VarE fn -> fn==fName && isConstant x
       -- Constant expressions are allowed as base cases
       isClauseTR (Clause _ (NormalB body) _) = isConstant body
       --isClauseTR _ ... _ = ...

       isConstant (VarE n) = n /= fName
       isConstant (ConE _) = True
       isConstant (LitE _) = True
       isConstant (AppE f x) = isConstant f && isConstant x
       isConstant (InfixE l op r)
          = all isConstant l && isConstant op && all isConstant r
       --isConstant ... = ...

assertTailRecursiveDefs :: Q [Dec] -> Q [Dec]
assertTailRecursiveDefs n = n >>= mapM`id`\case
   dec
     | isTailRecursive dec -> return dec
     | otherwise -> fail ("Function "++showName dec
                              ++" is not tail recursive.")
 where showName (FunD n _) = show n

像這樣使用

{-# LANGUAGE TemplateHaskell #-}

module TailRecCheckExample where

import TailRecCheck

assertTailRecursiveDefs [d|
    f x = 4

    g 0 = 1
    g x = g (x-1)

    h 0 = 1
    h x = 1 + h (x-1)
  |]

TailRecCheckExample.hs:7:1: error:
    Function h_6989586621679042356 is not tail recursive.
  |
7 | assertTailRecursiveDefs [d|
  | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^...