Java中递归和非递归函数的效率比较

Question

据我所知，由于函数调用的开销，递归函数通常效率低于等效的非递归函数。但是，我最近遇到了一本教科书，说Java（和C＃）不一定是这样。

它没有说明原因，但我认为这可能是因为Java编译器以某种方式优化了递归函数。

有谁知道为什么会这样的细节？

Answer 1

教科书可能是指尾调优化;有关详细信息，请参阅@ Travis的答案。

但是，在Java的上下文中，教科书是不正确的。当前的Java编译器没有实现尾调用优化，显然是因为它会干扰Java安全实现，并且会出于各种目的改变对调用堆栈进行内省的应用程序的行为。

参考文献：

• Does the JVM prevent tail call optimizations?
• 此Sun bug请求尾部呼叫支持...仍然打开。
• This page（以及参考文件）表明，或许它毕竟不会那么难......

有一些提示，尾部调用优化可能会进入Java 8。

Answer 2

这通常仅适用于尾递归（http://en.wikipedia.org/wiki/Tail_call）。

尾递归在语义上等同于递增的循环，因此可以优化为循环。以下是我与之相关的文章（强调我的）：

  

尾巴通话很重要，因为   它们可以不加添加地实现   调用堆栈的新堆栈帧。   当前的大部分框架   不再需要程序，并且   它可以被替换为框架   尾调用，适当修改。   然后该程序可以跳转到   叫做子程序。生成这样的代码   而不是标准的呼叫序列   称为尾部呼叫消除，或尾部   通话优化。   在函数式编程语言中，   通常消除尾部呼叫   由语言标准保证，   这个保证允许使用   递归，特别是尾巴   递归，代替循环

Answer 3

在某些情况下递归实现与迭代实现一样有效的一些原因：

• 编译器可以足够聪明，可以针对某些功能优化函数调用，例如通过将尾递归函数转换为循环。我强烈怀疑Java的一些现代JIT编译器可以做到这一点。
• 现代处理器进行分支预测和推测执行，这可能意味着函数调用的成本最低，或者至少不比迭代循环的成本高得多
• 在每个递归级别需要少量本地存储的情况下，通过递归函数调用将其置于堆栈通常更高效，而不是以其他方式分配它（例如，通过堆内存中的队列）。

然而，我的一般建议是不要担心这一点 - 差异太小，不太可能对您的整体表现产生影响。

Answer 4

Java的父亲之一盖伊斯蒂尔于1977年撰写了一篇论文

    Debunking the "Expensive Procedure Call" Myth
or, Procedure Call Implementations Considered Harmful
          or, LAMBDA: The Ultimate GOTO

  

摘要：   Folklore声明GOTO声明是   “便宜”，而程序调用“很贵”。这个   神话很大程度上是由于语言设计不佳造成的   的实施方式。

这很有趣，因为即使在今天，Java也没有尾调用优化：）

Answer 5

据我所知，Java 不进行任何类型的递归优化。知道这一点很重要 - 不是因为效率，而是因为过度深度的递归（几千人应该这样做）会导致堆栈溢出并导致程序崩溃。 （真的，考虑到这个网站的名称，我很惊讶没有人在我面前提起这件事。）

Answer 6

我不这么认为，根据我在解决UVA或SPOJ等网站中的一些编程问题的经验，我必须删除递归以便在既定时间内解决问题以解决问题问题

你可以想到的一种方法是：在递归调用中，在递归发生的任何时候，jvm必须为被调用的函数分配资源，在非递归函数中，大部分内存已经被分配。