尾遞迴優化到底是什麼?

2022-05-08 21:54:05 字數 1356 閱讀 2301

學資料結構時就知道這個概念,一直沒有研究過。

同樣乙個求階乘的函式,首先是平時我們最熟悉的版本,也就是普通遞迴版本:

對於func(5)的遞迴呼叫如下:

然後是尾遞迴版本的:

呼叫圖是這樣的:

最大的區別是:對於第一種普通遞迴,每次函式的n*f(n-1)都要等f(n-1)呼叫返回後,再做乘法返回。也就是說,直到f(n-1)返回前,變數n的值都必須儲存在棧上。

對於尾遞迴來說,函式加了乙個引數來記錄之前函式計算的結果(有點類似動態規劃有沒有?)。所以當前函式f(n,1)最終即將呼叫f(n-1,n)的時候,該棧(f(n,1)函式的棧)內的變數(比如n和cur_mul)都不再需要儲存了。

所謂的尾遞迴優化不是說尾遞迴這種寫法是一種優化方法,而是說我們的**如果使用了尾遞迴那麼編譯器會自動將**棧中的不再需要的空間優化掉,優化指的是編譯器對尾遞迴**的優化。說明白點,如果編譯器不做其他事情,我們的尾遞迴**和普通遞迴**的效能差距不大,都是要遞迴n層的。只不過一旦編譯器識別到尾遞迴**,就會將內部遞迴的函式直接開在之前的棧上(具體會更複雜,這樣只是簡單理解原理),這樣每層遞迴都是使用同一塊棧空間,防止了遞迴層數過高爆棧的可能。最終返回的時候,會直接把最深層的函式結果一步返回給最開始呼叫的函式。(實際上就是變成了迴圈!不再是遞迴了!)

1.尾遞迴,比線性遞迴多乙個引數,這個引數是上一次呼叫函式得到的結果;

所以,關鍵點在於,尾遞迴每次呼叫都在收集結果,避免了線性遞迴不收集結果只能依次展開消耗記憶體的壞處。

什麼是尾遞迴? - frankie楊的回答 - 知乎

2.由於尾遞迴呼叫發生在函式末尾,它自己的棧幀中已經沒有需要被使用的東西了,也就可以讓下次遞迴呼叫直接覆蓋使用當前的棧幀。

這樣造成的結果就是尾遞迴在優化後,call / ret 其實被消除了(因為直接使用當前棧幀,不需要壓棧和出棧,函式體一般也能內聯),生成的機器碼和迴圈是一樣的。

什麼是尾遞迴? - 孫竟的回答 - 知乎

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