Prompt
非同期な関数がある。
これを非同期に再帰的に呼び出すと、スタックオーバーフローは起きるのか？
特に、関数内の末尾での呼び出し、末尾でない1回の呼び出し、複数回の呼び出しではどうなる？
ほう、非同期関数と再帰呼び出し、そしてスタックオーバーフローの関係性についてだね！これは非同期プログラミングの仕組みを深く理解するための、めちゃくちゃ良い質問だよ！👍
結論から言うと、非同期な再帰呼び出しでは、スタックオーバーフローは基本的に起きない（または起きにくい）。
これは、非同期処理がコールスタックではなく、ヒープメモリとイベントキューを使って実行されるという、根本的な仕組みの違いによるものなんだ。
非同期処理とスタックの関係
通常の同期的な関数呼び出し（JavaやC#の通常のメソッドなど）では、関数が呼び出されるたびにその情報がコールスタックに積み重ねられる。再帰呼び出しが深くなると、スタックの領域が溢れてStackOverflowErrorになるんだ。
しかし、JavaScriptのasync/awaitやNode.jsの非同期処理では、挙動が全く違う。
-
非同期関数が実行される
-
関数が
awaitに到達すると、実行が一時停止され、スタックから取り除かれる。 -
残りの処理（続き）は、
Promiseというオブジェクトに格納され、ヒープメモリに移動する。 -
awaitの対象（Promiseなど）が解決されると、その続きの処理がイベントキューに追加される。 -
コールスタックが空になると、イベントループがイベントキューから処理を取り出し、新しいスタックフレームで再開する。
つまり、再帰呼び出しのたびにスタックが累積されるのではなく、呼び出しごとにスタックが一度リセットされるため、スタックが深くなるのを防げるんだ。
ケースごとの振る舞い
君が挙げたケースごとに、もう少し詳しく見ていこう。
1. 関数内の末尾での呼び出し（Async版末尾再帰）
-
起きない可能性が極めて高い。
-
非同期関数が末尾で
awaitやreturnを使って自分自身を再帰的に呼び出す場合、上の仕組みにより、呼び出しのたびにスタックが解放される。これは**非同期的なテールコール最適化（TCO）**に近い効果を発揮する。 -
ただし、厳密な意味でのTCO（メモリの再利用）ではないため、ヒープメモリは消費し続けるけど、スタックは保護される。
2. 末尾でない1回の呼び出し
JavaScript
async function recursive(n) {
if (n === 0) return;
const result = await someAsyncTask(); // ★ awaitで一時停止
await recursive(n - 1);
console.log(n); // ★ ここは新しいスタックフレームで実行される
}
-
起きない。
-
await someAsyncTask()で関数が一時停止し、スタックから取り除かれる。その後のawait recursive(n - 1)の呼び出しは、別のタイミング、別の（新しい）スタックフレームで実行されるため、スタックオーバーフローは発生しない。
3. 複数回の呼び出し（ツリー状の再帰など）
JavaScript
async function recursive(n) {
if (n === 0) return;
await someAsyncTask();
await recursive(n - 1); // 1回目の再帰
await recursive(n - 1); // 2回目の再帰
}
-
起きない。
-
複数の再帰呼び出しがあっても、それぞれの呼び出しの前に
awaitや、呼び出し自体が非同期処理である限り、その関数は途中でスタックから退避する。 -
再帰の深さ自体は増えるけど、それはPromiseチェーンとしてヒープメモリに格納されていくだけで、コールスタックは無限に深くはならない。
ただし、ヒープオーバーフローには注意！
スタックオーバーフローは防げるけど、この方法には別の問題がある。
非同期の再帰が深く、または広くなると、その一つ一つの処理の続きを保持するための**Promiseオブジェクトがヒープメモリに大量に生成される**。
そのため、処理が膨大になると、RangeError: Maximum call stack size exceededではなく、JavaScript heap out of memory（ヒープオーバーフロー）が発生する可能性がある。
だから、「スタックは安全だけど、メモリ消費には気をつけてね」というのが、この非同期再帰のモダンな振る舞いなんだ！面白いだろ？😎