Prolog是否会优化相同参数下对同一事实的多次重复调用？

你给出的规则定义如下：

expensive(X, Y) :- % ... .

cheap(X, Y) :- expensive(X, Y), % ...
cheap2(X, Y) :- expensive(X, Y), % ...

对应的查询规则：

perft(X, Y) :- expensive(X, Y), cheap(X, Y) , \+ cheap2(X, Y).

• 标准Prolog的默认SLD解析执行模型不会自动为相同参数的同一谓词调用做隐式结果缓存。按照上述写法执行perft(X, Y)时，expensive(X, Y)会被重复调用：
  1. 首先执行perft规则体最左侧的expensive(X, Y)，枚举所有满足条件的X、Y变量绑定
  2. 对每一组得到的X、Y绑定，进入cheap(X, Y)调用时，会重新执行cheap规则体内的expensive(X, Y)校验，不会复用第一步已经得到的校验结果
  3. 当cheap(X, Y)校验通过后，执行\+ cheap2(X, Y)否定判断时，进入cheap2规则体还会第三次触发expensive(X, Y)校验，同样不会复用前两次的调用结果
• 极少数Prolog实现的JIT编译模块可能会做有限的公共子表达式消除优化，但这类优化限制极多：仅对无副作用、无剪枝、参数在调用间隔完全没有变化的纯谓词生效，且属于实现的可选特性，完全不能作为通用逻辑的依赖。绝大多数常规Prolog环境的默认解释执行模式，都不会做这类优化。
• 如果expensive/2的执行开销较高，需要开发者手动优化避免重复调用，常见的可靠方案有三种：
  1. 调整规则结构，抽离公共前提。把cheap、cheap2规则中重复的expensive(X, Y)前提移到外层调用处，改写cheap、cheap2的规则体，仅保留各自除expensive之外的判断逻辑，这样perft中单次执行expensive(X, Y)通过后，后续cheap、cheap2的判断就不会重复触发该谓词
  2. 使用制表（Tabling，又称记忆化）扩展。目前主流Prolog实现（SWI-Prolog、XSB、YAP等）均支持Tabling特性，只需在定义expensive/2前添加声明:- table expensive/2.，Prolog就会自动缓存该谓词在不同参数下的执行结果，后续相同参数的调用会直接返回缓存值，不会重复执行谓词内部逻辑
  3. 显式传递中间结果。如果expensive/2执行时会计算生成额外中间值，可以将中间值作为额外参数绑定到变量上，后续逻辑直接使用绑定完成的变量即可，避免重复计算。

注意：如果谓词存在副作用（包含IO操作、动态数据库修改、显式剪枝!等），自动优化或者盲目的缓存可能会破坏程序的预期执行语义，这种场景下手动调整规则结构是最稳妥的优化方式。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者eguneys