3.3.1 调用栈
计算机在内部使用被称为调用栈的栈。我们来看看计算机是如何使用调用栈的。下面是一个 简单的函数。
def greet(name):
print "hello, " + name + "!"
greet2(name)
print "getting ready to say bye..."
bye()
这个函数问候用户，再调用另外两个函数。这两个函数的代码如下。
def greet2(name):
print "how are you, " + name + "?"
def bye():
print "ok bye!"
下面详细介绍调用函数时发生的情况。
说明
在Python中，print是一个函数，但出于简化考虑，这里假设它不是函数。你也这样假设就行了。
假设你调用greet("maggie")，计算机将首先为该函数调用分配一块内存。
我们来使用这些内存。变量name被设置为maggie，这需要存储到内存中。
每当你调用函数时，计算机都像这样将函数调用涉及的所有变量的值存储到内存中。接下来，你打印hello, maggie!，再调用greet2("maggie")。同样，计算机也为这个函数调用分配一块内存。
计算机使用一个栈来表示这些内存块，其中第二个内存块位于第一个内存块上面。你打印how are you, maggie?，然后从函数调用返回。此时，栈顶的内存块被弹出。
现在，栈顶的内存块是函数greet的，这意味着你返回到了函数greet。当你调用函数greet2时，函数greet只执行了一部分。这是本节的一个重要概念：调用另一个函数时，当前函数暂停并处于未完成状态。该函数的所有变量的值都还在内存中。执行完函数greet2后，你回到函数greet，并从离开的地方开始接着往下执行：首先打印getting ready to say bye…，再调用函数bye。
现在你又回到了函数greet。由于没有别的事情要做，你就从函数greet返回。这个栈用于存储多个函数的变量，被称为调用栈。
练习
根据下面的调用栈，你可获得哪些信息？
下面来看看递归函数的调用栈。
3.3.2 递归调用栈
递归函数也使用调用栈！来看看递归函数factorial的调用栈。factorial(5)写作5!，其定义如下：5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1。同理，factorial(3)为3 * 2 * 1。下面是计算阶乘的递归函数。
def fact(x):
if x == 1:
return 1
else:
return x * fact(x-1)
下面来详细分析调用fact(3)时调用栈是如何变化的。别忘了，栈顶的方框指出了当前执行到了什么地方。
注意，每个fact调用都有自己的x变量。在一个函数调用中不能访问另一个的x变量。
栈在递归中扮演着重要角色。在本章开头的示例中，有两种寻找钥匙的方法。下面再次列出了第一种方法。
使用这种方法时，你创建一个待查找的盒子堆，因此你始终知道还有哪些盒子需要查找。
原来“盒子堆”存储在了栈中！这个栈包含未完成的函数调用，每个函数调用都包含还未检查完的盒子。使用栈很方便，因为你无需自己跟踪盒子堆——栈替你这样做了。
使用栈虽然很方便，但是也要付出代价：存储详尽的信息可能占用大量的内存。每个函数调用都要占用一定的内存，如果栈很高，就意味着计算机存储了大量函数调用的信息。在这种情况下，你有两种选择。
- 重新编写代码，转而使用循环。
- 使用尾递归。这是一个高级递归主题，不在本书的讨论范围内。另外，并非所有的语言都支持尾递归。
练习
假设你编写了一个递归函数，但不小心导致它没完没了地运行。正如你看到的，对于每次函数调用，计算机都将为其在栈中分配内存。递归函数没完没了地运行时，将给栈带来什么影响？
3.4 小结
- 递归指的是调用自己的函数。
- 每个递归函数都有两个条件：基线条件和递归条件。
- 栈有两种操作：压入和弹出。
- 所有函数调用都进入调用栈。
- 调用栈可能很长，这将占用大量的内存。
