为什么以下函数不会使用 Clang 生成尾递归？

Question

在 clang 下，以下函数为尾递归函数生成目标代码：

template<typename T>
constexpr bool is_prime(T number, T limit, T counter)
{
    return counter >= limit
        ? number % limit != 0
        : number % counter
            ? is_prime(number, number / counter, counter + 2)
            : false;
}

template<typename T>
constexpr bool is_prime(T n)
{
    return n == 2 || n == 3 || n == 5
        ? true
        : n <= 1 || n % 2 == 0
            ? false
            : is_prime(n, n / 3, T{3});
}

但改变一行（让布尔结果“非规范化”），它停止生成尾递归目标代码：

template<typename T>
constexpr bool is_prime(T number, T limit, T counter)
{
    return counter >= limit
        ? number % limit    // changed here
        : number % counter
            ? is_prime(number, number / counter, counter + 2)
            : false;
}

template<typename T>
constexpr bool is_prime(T n)
{
    return n == 2 || n == 3 || n == 5
        ? true
        : n <= 1 || n % 2 == 0
            ? false
            : is_prime(n, n / 3, T{3});
}

是 clang 未能正确优化它还是有合理的原因？

为了强制运行时评估，x 是运行时整数素数 ≥ 13（一次递归）或足够大的 constexpr 素数，由于递归深度大，会阻止编译时评估：

is_prime(x);

Answer 1

如果您有exp1 ? exp2 : exp3，要确定?: 语句的类型，将exp3 的类型转换为exp2 的类型（如果可能）。这意味着您漂亮的 bool 结果被转换为类型 T 并且必须转换回 bool 才能返回。

这意味着递归调用不是最后一个语句。我相信如果你在三元运算符中颠倒顺序你会得到尾递归的结果。

template<typename T>
constexpr bool is_prime(T number, T limit, T counter)
{
    return counter < limit
        ? (number % counter
            ? is_prime(number, number / counter, counter + 2)
            : false)
        : number % limit;
}