C语言之尾递归

昨天被问到了尾递归及编译器对它的处理相关，一直对它没有研究过，解释得很含糊。
回来查了下，记录如下：

递归有线性递归（普通的递归）和尾递归。
由于尾递归的特殊性，一般的编译器会做些特殊处理。因此，在效率和开销上，比普通递归好。
举个例子，计算n!
1)线性递归：
type recurve(long n)
{
      return  (n == 1) ? 1 : n * recurve(n - 1);
}
2)尾递归：
type recurve_tail(long n, long result)
{
          return (n == 1) ? result : recurve_tail(n - 1, result * n);  
}
再封装成1）的形式：
type recurve(long n)
{
    return (n == 0) ? 1 : recurve_tail(n, 1);
}

分析：
很容易看出, 普通的线性递归比尾递归更加消耗资源。每次调用都使得调用链条不断加长，系统不得不开辟新的栈进行数据保存和恢复；而尾递归就
不存在这样的问题, 因为他的状态完全由n 和 a 保存，并且，被调用函数返回的值即为要求的值，本函数再没有作用，于是本函数不再保存，直接在本函数堆栈上进行递归调用，
对于特殊情况，甚至可以不使用内存空间，直接在寄存器完成。

编译器如何判断是否尾递归？
返回的值是函数本身，没有其它选择。

看一下上述尾递归函数在gcc 4.3.2-1-1下未进行优化的编译结果：
 1         .file  "rec.c"
 2         .text
 3 .globl recurve_tail
 4         .type  recurve_tail, @function
 5 recurve_tail:
 6         pushl  %ebp
 7         movl   %esp, %ebp
 8         subl   $24, %esp
 9         cmpl   $1,8(%ebp)
10         je     .L2
11         movl  12(%ebp), %eax
12         movl   %eax, %edx
13         imull  8(%ebp), %edx
14         movl  8(%ebp), %eax
15         subl   $1, %eax
16         movl   %edx,4(%esp)
17         movl   %eax, (%esp)
18         call  recurve_tail
19         movl   %eax, -4(%ebp)
20         jmp    .L3
21 .L2:
22         movl  12(%ebp), %eax
23         movl   %eax, -4(%ebp)
24 .L3:
25         movl   -4(%ebp), %eax
26         leave
27         ret
28         .size  recurve_tail, .-recurve_tail
29         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1)4.3.2"
30         .section      .note.GNU-stack,"",@progbits

未进行优化，与普通递归处理方式相同，新开辟了栈；再看-O3优化结果：

 1         .file  "rec.c"
 2         .text
 3         .p2align 4,,15
 4 .globl recurve_tail
 5         .type  recurve_tail, @function
 6 recurve_tail:
 7         pushl  %ebp
 8         movl   %esp, %ebp
 9         movl  8(%ebp), %edx
10         movl  12(%ebp), %eax
11         cmpl   $1, %edx
12         je     .L2
13         .p2align 4,,7
14         .p2align 3
15 .L5:
16         imull  %edx, %eax
17         subl   $1, %edx
18         cmpl   $1, %edx
19         jne    .L5
20 .L2:
21         popl   %ebp
22         ret
23         .size  recurve_tail, .-recurve_tail
24         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1)4.3.2"
25         .section      .note.GNU-stack,"",@progbits

 

此时，正如上面分析，一直在本空间计算，未开辟新栈。