Prolog递归实现中为何需要额外声明临时变量？

先明确Prolog的两个基础执行规则，所有差异都来源于这两点：

• is谓词要求右侧表达式的所有变量必须是已实例化的数值，否则无法完成计算，会返回未绑定变量错误或陷入无意义的搜索
• Prolog的参数传递是合一匹配，而非自动求值，写在参数位置的算术表达式不会被自动计算，只会被当做复合项结构处理

两段代码的核心差异 #

1. 递归参数的类型不同 #

第一段代码中你提前用N1 is N-1完成了算术求值：执行到这一步时N已经是确定数值，直接算出N-1的结果绑定到变量N1，后续递归调用fact(N1, M1)传递的是数值类型的参数，下一层的N>0判断可以正常执行。
第二段代码直接把N-1写入递归参数，Prolog不会自动计算这个表达式的值，只会把它当做结构为-(N, 1)的复合项传递到下一层。下一层执行N>0判断时，相当于拿复合项和数字0做比较，要么直接触发类型错误，要么解释器为了尝试匹配规则陷入无限回溯，最终栈溢出。

2. 变量实例化顺序完全错误 #

额外提一句，你给出的第一段代码的顺序也不符合标准实现，正确的阶乘实现应该把fact(N1, M1)放在M is M1 * N前面：M1是递归调用返回的阶乘结果，必须先执行递归拿到M1的绑定值，才能计算M的数值。你写的第一段代码里先执行M is M1 * N时M1还是未绑定变量，实际运行也会报错。
而第二段代码的这个问题更严重：还没执行递归拿到M1的绑定值，就先执行M is M1 * N，M1全程都没有对应数值，计算完全无法完成，解释器要么直接抛出未绑定变量错误，要么尝试无限搜索可能的变量绑定，最终耗尽栈空间。

为什么必须额外声明变量？ #

本质是Prolog不会自动处理两类操作，必须通过手动声明变量完成：

1. 不会自动对参数位置的算术表达式求值，必须用is手动计算出结果，绑定到新变量后再传递给递归调用
2. 不会自动调整变量的实例化顺序，必须按照执行逻辑先把需要的数值绑定到变量，才能用该变量做后续计算

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pooty Lim