递归与迭代的简单比较 MIPS

最新推荐文章于 2022-01-11 17:58:36 发布

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#递归迭代 MIPS 堆栈溢出

本文探讨了递归和迭代在MIPS汇编语言中的差异。递归虽然在高级语言中代码简洁易懂，但在MIPS中由于寄存器限制，导致频繁的压栈操作，可能引发堆栈溢出。相比之下，迭代降低了堆栈压力，提高了性能，但可能增加代码复杂性和理解难度。

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递归的高级语言代码更简短，利于书写，且易于理解，可读性高。

然而，递归的MIPS指令却更为复杂，原因如下：

由于寄存器数量的限制，MIPS在每次调用下一层函数时，都需要将本层放在寄存器中的数据压栈保存（如本层的返回地址$ra），以空出寄存器给下一层函数使用。通俗地讲，寄存器就是公共资源，数量有限，当不用时需要放弃对其占有的状态，方便他人使用。

当递归次数增多时，这样就大大增加了堆栈的压力，容易造成堆栈溢出。

而迭代就大大减少了堆栈的压力，而且省去了不断的调用与返回的操作，在性能上是大大优于递归的。唯一的缺点就在于相对于递归更加难以理解，代码行数也会增加。

递归与迭代的代码如下（C++与MIPS）：

递归：

int sum(int n, int acc)          //recursion
{
    if(n<1)
        return acc;
    else
        return sum(n-1, acc+n);
}

MIPS（n: $s0 acc: $s1）：

sum:addi $sp, $sp, -4
    sw $ra, 0($sp)               #save $ra
    slti $t0, $s0, 1
    beq $t0, $zero, L1           #if $s0>0, jump to sum_exit
    addi $sp, $sp, 4
    add $v0, $s1, $zero
    jr $ra
L1: add $s1, $s1, $s0
    addi $s0, $s0, -1
    jal sum                      #recursive invocation
    lw $ra, 0($sp)
    addi $sp, $sp, 4
    jr $ra

迭代

int sum(int n, int acc)         //iteration
{
    while(n>0)
    {
        acc += n;
        n -=1;
    }
    return acc;
}

MIPS（n: $s0 acc: $s1）

sum:slti $t0, $s0, 1
    bne $t0, $zero, sum_exit     #if $s0<1, jump to sum_exit
    add $s1, $s1, $s0            #else $s1=$s1+$s0   
    addi $s0, $s0, -1            #     $s0=$s0-1         
    j sum                        #iteration
sum_exit:
    add $v0, $s1, $zero
    jr $ra