按需呼叫与按名称呼叫

Question

我不明白Call-by-name和Call-by-need之间的区别。据我所知，Call-by-need方法会恢复返回的结果。但是它是如何帮助我们的，结果之间有什么根本的区别吗？

例如,

begin integer n;
  procedure foo(e, n);
  integer e, n;
  begin
    for n := 1 step 1 until 10 do begin
      prints(`;;; the value of e is ');
      printnln(e)
    end
  end;
  foo(2 * n, n)
end

因此，根据我的理解，在call-by-name中，我们将得到：

;;; the value of e is 2
;;; the value of e is 4
;;; the value of e is 8

诸若此类。这是因为我们将2*n传递给e，并且每次都使用新的i对e求值。在call-by-need中会发生什么？

Answer 1

在call by need中，我们进入循环，并且只计算一次值。因此，在上面的代码中，我们将在循环内复制(2*n) (宏样式)，并且我们将只计算表达式一次(不像按名称调用)。因此，在第一次迭代中，我们将得到e=2。这也将是下一次迭代中e的值，输出将是：

;;; the value of e is 2
;;; the value of e is 2
;;; the value of e is 2

Answer 2

您的困惑似乎源于您在imperative上下文中思考的事实。关于按需调用与按值调用的讨论主要涉及声明性和函数式语言，以及lambda演算。

您可以在这篇关于evaluation strategies的文章中看到，按名称调用和按需要调用都被认为是懒惰的评估策略。惰性求值意味着当表达式作为参数传递给函数时，在进入函数体之前不会对其求值，而只是在函数内部第一次访问/读取时才进行求值。如果这样的表达式的结果从未在内部使用过，那么它将永远不会被计算。

例如，? :操作符在Java语言中是惰性的，如下面的代码所示：

String test(Object obj)
{
    return 1 == 2 ? obj.toString() : "Hello World";
}

test(null); // this won't throw a NullPointerException

按需调用是大多数具有纯子集的函数式语言的基本特性。在purely functional language中，每个函数都必须是referentially transparent，即它们不能有side-effects。这样的pure functions具有这样的特性:对于某些给定的输入，它们总是返回相同的输出，无论调用多少次，并且它们永远不会改变“世界状态”中的任何东西。它们的行为就像纸上写的数学函数。

正如您已经意识到的那样，在调用非纯函数时，按需调用策略是不可行的，因为您很可能对连续调用带来的副作用感兴趣。另一方面，当在纯函数式语言中使用时，它成为性能的基本特性(参见下面的第二个示例)。另外，请参阅这些关于Graph Reduction和Memoization概念的维基页面。

真实世界的例子

使用图形归约的常用系统的一个例子是Apache Ant。Ant不会对一个目标进行两次评估。这种设计使得绘制一个声明性的构建计划变得很方便。

Second。如果你想看一个很好的记忆演示，在GHC解释器中输入这段Haskell代码，看看会发生什么：

Prelude> let fibs = 0:1:(zipWith (+) fibs (tail fibs))
-- This defines the Fibonacci sequence.
Prelude> fibs !! 200000
-- Prints the 200,000th Fibonacci number,
-- takes several seconds to calculate.
Prelude> fibs !! 200000
-- Prints the same number as before,
-- but this time it returns immediately.

注意：您可能还听说过按值调用的评估策略。与按名称调用和按需调用相比，按值调用是一种严格的评估策略。它类似于按名称调用，因为多次调用会导致多次求值。对于习惯于C#或Java等命令式语言的程序员来说，这是最常见的范例。

Answer 3

Call- by -name是一种调用规程的函数，当调用接收函数foo时，foo (而不是正在计算的foo的参数)将(在幕后)接收一个适当的对象，该对象将允许它计算它需要的参数；或者等效地，计算通过宏替换进行。如果一个参数被多次需要，它将被多次求值。请参阅：http://en.wikipedia.org/wiki/Evaluation_strategy#Call_by_name

按需调用大致相同，不同之处在于传递的对象是一个promise，并且只会被计算一次；在随后引用参数时，将使用已记忆的值。请参阅：http://en.wikipedia.org/wiki/Evaluation_strategy#Call_by_need