Question

如果我进行尾调用递归（而不是for (;;)...break循环），我的函数可以更简单地编写。但是，如果编译器无法优化它，我担心会出现性能问题，特别是因为它将由最终用户编译。

有没有办法告诉编译器“确保你优化这个尾调用，否则给我一个错误”（例如Scala支持这个）
如果编译器无法优化它，那么性能限制是什么？关于可以在不破坏堆栈的情况下运行多少次尾部调用？

更新

编译器是gcc和MSVC。

通常情况下，我会期待大约十几个尾调用。但极端情况下可能有数千人。平台是典型的低端笔记本电脑（例如Core i3或i5）。

Answer 1

不，没有办法告诉编译器需要尾递归。一些编译器（我不知道）可能支持特定于实现的注释，但这需要用户使用该特定编译器。在某些模式下，其他一些编译器故意不支持尾调用，因为它们可以通过不支持尾调用来提供更好的调试体验。用户可能正在使用这样的编译器。

允许的递归深度高度依赖于程序，函数和实现，并且不能给出合理的数字。给定一个特定的平台，您可以确定默认的堆栈大小，调查该平台上某个特定编译器的帧大小，并进行简单的划分以粗略估计您可以拥有多少嵌套调用。

我建议以一种方式重写它，使读者清楚地知道发生了什么，但不依赖编译器优化尾调用。虽然讨厌，goto语句对此非常有用。

采用简单的尾递归位计数功能：

int bitcount(unsigned int n, int acc = 0) {
  if (n == 0)
    return acc;

  return bitcount(n >> 1, acc + (n & 1));
}

可以简单地重写为

int bitcount(unsigned int n, int acc = 0) {
tail_recurse:
  if (n == 0)
    return acc;

  // tail return bitcount(n >> 1, acc + (n & 1));
  acc += n & 1;
  n = n >> 1;
  goto tail_recurse;
}

当然，这是一个简单的版本是平凡重写，以完全避免递归，而且可能甚至不应该手动实现，但是我在这里使用了特定的转换是一个你可以申请的任何< / em>函数，其中尾递归是可能的，你需要尾递归。评论应该确保读者仍然可以轻松发现正在发生的事情。

Answer 2

使用GCC，您可以使用backtrace()功能添加运行时检查：

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <execinfo.h>

size_t start;

size_t stack_frames()
{
  void *array[16];
  size_t size = backtrace(array, 16);

  // std::cout << "Obtained " << size << " stack frames.\n";
  return size;
}

bool missing_tail()
{
  return stack_frames() > start + 2;
}

int bitcount(unsigned int n, int acc = 0)
{
  assert(!missing_tail());

  if (n == 0)
    return acc;

  return bitcount(n >> 1, acc + (n & 1));
}

int main()
{
  start = stack_frames();

  std::cout << bitcount(10) << '\n';

  return 0;
}

使用低于-O2的优化级别进行编译时（无尾递归优化），会出现断言失败。

在C ++中进行尾递归

2 个答案: