gcc/g++ 中的尾递归答案

【问题标题】：Tail recursion in gcc/g++gcc/g++ 中的尾递归
【发布时间】：2013-03-31 14:50:13
【问题描述】：

我试图搜索，但无法找到：函数需要什么才能使 gcc 优化尾递归？是否有包含最重要案例的参考资料或清单？由于这是特定于版本的，我感兴趣的是 4.6.3 或更高版本（越新越好）。然而，事实上，任何具体的参考将不胜感激。

提前致谢！

【问题讨论】：

标签： gcc recursion compiler-optimization tail-recursion

【解决方案1】：

启用-O2 后，gcc 将尽可能执行尾调用优化。现在的问题是：什么时候可能？

只要递归调用发生在（单个）return 语句之前或内部，就可以消除单个递归调用，因此除了可能返回之外，没有可观察到的副作用不同的价值。这包括返回涉及三元运算符的表达式。
请注意，即使在返回表达式中有几个递归调用（例如在著名的斐波那契示例中：return (n==1) ? 1 : fib(n-1)+fib(n-2);），仍然会应用尾调用递归，但只会应用到最后一个递归打电话。

作为一个明显的特殊情况，如果编译器可以证明递归函数（及其参数）符合常量表达式的条件，它可以（达到可配置的最大递归深度，默认为 500）不仅消除尾调用，但函数的整个执行。这是 GCC 在-O2 经常且非常可靠地执行的操作，它甚至包括对某些库函数的调用，例如文字上的strlen。

【讨论】：

我记得在几个版本之前我遇到了一个问题，即 gcc 没有优化某些虚函数的尾调用，但我现在无法重现这种行为。那里有什么特别的限制吗？
如果对象类型在编译时已知，则虚拟函数调用将转换为“正常”函数调用，因此它们可以进行尾调用优化和内联。然而，当它们是真正的virtual函数调用时，它们不能被优化，因为在编译时无法知道将调用什么。除了通过 vtable 进行“真正的”虚拟调用之外，别无选择。例如，当您将B* 传递给您的函数并在该指针上调用foo()（D1 和D2 派生自B）时，这可能会调用D1::foo 或D2::foo——递归与否，编译器无法知道。
对于尾调用优化，您不需要知道函数是否递归，只需将 call 切换到 jmp 即可（或多或少）。 Gcc 可以用函数指针来做，你知道为什么 vtable 会有所不同吗（现在它也对虚函数进行尾调用）？
以一种非常简单的方式，你是正确的，尾调用优化“仅”将 call 替换为 jmp（不过，如上所述，对可观察到的效果有额外的限制，并且稍微不同的代码位置）。但是，非静态调度比简单的call 或一般情况下的函数指针（在最简单 的情况下，它等同于函数指针）涉及更多一点。它当然可以（始终）可靠地使用虚拟函数的静态分派，并且它可能（或可能不）适用于动态分派。为什么或为什么不在一个特定的情况下很难说。
在虚函数中，编译器应该知道递归调用要做什么。如果虚拟方法foo 以return foo() 结尾，那么它肯定可以替换为jmp 吗？它是递归的，因此无论虚拟如何，它都会知道要调用哪个foo。我能想到的唯一例外是，如果有人明确调用d -> Base::foo()，其中d 是Derived 类型的指针。然后第一个调用转到Base::foo()，递归调用转到Derived::foo()。它是否正确？这是为什么virtual很难的唯一原因（但一个很好的理由！）？