尾递归分析

昨天被问到了尾递归及编译器对它的处理相关，一直对它没有研究过，解释得很含糊。

回来查了下，记录如下：

递归有线性递归（普通的递归）和尾递归。
由于尾递归的特殊性，一般的编译器会做些特殊处理。因此，在效率和开销上，比普通递归好。
举个例子，计算n!
1)线性递归：
type recurve(long n)
{
      return  (n == 1) ? 1 : n * recurve(n - 1); 
}
2)尾递归：
type recurve_tail(long n, long result)
{
          return (n == 1) ? result : recurve_tail(n - 1, result * n);   
}
再封装成1）的形式：
type recurve(long n)
{
    return (n == 0) ? 1 : recurve_tail(n, 1);
}

分析：
很容易看出, 普通的线性递归比尾递归更加消耗资源。每次调用都使得调用链条不断加长，系统不得不开辟新的栈进行数据保存和恢复；而尾递归就
不存在这样的问题, 因为他的状态完全由n 和 a 保存，并且，被调用函数返回的值即为要求的值，本函数再没有作用，于是本函数不再保存，直接在本函数堆栈上进行递归调用，
对于特殊情况，甚至可以不使用内存空间，直接在寄存器完成。

编译器如何判断是否尾递归？
返回的值是函数本身，没有其它选择。

看一下上述尾递归函数在gcc 4.3.2-1-1下未进行优化的编译结果：

          .file  "rec.c"
          .text
  .globl recurve_tail
          .type  recurve_tail, @function
  recurve_tail:
          pushl  %ebp
          movl   %esp, %ebp
          subl   $24, %esp
          cmpl   $1, 8(%ebp)
         je     .L2
         movl   12(%ebp), %eax
         movl   %eax, %edx
         imull  8(%ebp), %edx
         movl   8(%ebp), %eax
         subl   $1, %eax
         movl   %edx, 4(%esp)
         movl   %eax, (%esp)
         call   recurve_tail
         movl   %eax, -4(%ebp)
         jmp    .L3
 .L2:
         movl   12(%ebp), %eax
         movl   %eax, -4(%ebp)
 .L3:
         movl   -4(%ebp), %eax
         leave
         ret
         .size  recurve_tail, .-recurve_tail
         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1) 4.3.2"
         .section       .note.GNU-stack,"",@progbits

未进行优化，与普通递归处理方式相同，新开辟了栈；再看-O3优化结果：

          .file  "rec.c"
          .text
          .p2align 4,,15
  .globl recurve_tail
          .type  recurve_tail, @function
  recurve_tail:
          pushl  %ebp
          movl   %esp, %ebp
          movl   8(%ebp), %edx
         movl   12(%ebp), %eax
         cmpl   $1, %edx
         je     .L2
        .p2align 4,,7
         .p2align 3
 .L5:
         imull  %edx, %eax
         subl   $1, %edx
         cmpl   $1, %edx
         jne    .L5
 .L2:
         popl   %ebp
         ret
         .size  recurve_tail, .-recurve_tail
         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1) 4.3.2"
         .section       .note.GNU-stack,"",@progbits

*在makfile文件开头定义CFLAGS = -O2，这样使用makefile编译时才会优化；gdb中查看函数地址命令为：info line【函数名】；查看某个函数的汇编指令为：disass 【函数名】

原文出处：http://blog.youkuaiyun.com/hilyoo/article/details/4445476