尾递归能否起到优化作用跟编译器有关系,并不是用了尾递归就一定能起到优化作用。
定义:函数里的最后一个动作是返回一个函数的调用结果
的情形,即最后一步新调用的返回值直接被当前函数的返回结果。
假设有递归函数 func
,其最后的return语句有以下两种写法:
// 第一种
return x * func(n-1);
// 第二种(尾调用)
return func(n-1);
对于第一种情况,要求出func(n)
必须求出func(n-1)
,也就是说在调用道最后一层之前,之前的调用必须压栈存储。这样如果栈太深会导致StackOverflow
。
若采用第二种尾调用的方式,由于 return 语句里函数调用结果即为本函数的调用结果,在执行func(n-1)
时可以(可以不是一定)不用将func(n)
的栈桢保存起来,这样就可以避免以上StackOverflow
异常。
尾递归能否起到优化作用跟编译器有关
尾递归语法只是具备了优化的条件,至于会不会优化要看编译器是不是真的会优化,也就是说对于不同语言,甚至同一种语言不同配置结果都是不一样的。
以C语言函数为例:
int tail_func(int n, int res){
if (n <= 1) return res;
return tail_func(n - 1, n * res);
}
不开启编译优化 gcc -o tr func_tail.c
后得到如下汇编代码
.LFB3:
pushq %rbp
.LCFI3:
movq %rsp, %rbp
.LCFI4:
subq $16, %rsp
.LCFI5:
movl %edi, -4(%rbp)
movl %esi, -8(%rbp)
cmpl $1, -4(%rbp)
jg .L4
movl -8(%rbp), %eax
movl %eax, -12(%rbp)
jmp .L3
.L4:
movl -8(%rbp), %eax
movl %eax, %esi
imull -4(%rbp), %esi
movl -4(%rbp), %edi
decl %edi
call tail_func
movl %eax, -12(%rbp)
.L3:
movl -12(%rbp), %eax
leave
ret
开启编译优化后得到如下汇编代码
tail_func:
.LFB13:
cmpl $1, %edi
jle .L8
.p2align 4,,7
.L9:
imull %edi, %esi
decl %edi
cmpl $1, %edi
jg .L9
.L8:
movl %esi, %eax
ret
注意第10行jg .L9
,没有将内部函数当作一个调用,而是采用跳转的方式,其本质就是:内部调用与本身用了同一个栈桢。这就是尾递归带来的性能优化
延伸-尾调用
尾递归之所以能带来性能上的优化,本质上是因为采用了尾调用。也就是说只要是尾调用,都可以实现这种优化,原理同上。