尾递归分析

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：

          .file  "rec.c"          .text  .globl recurve_tail          .type  recurve_tail, @function  recurve_tail:          pushl  %ebp          movl   %esp, %ebp          subl   $24, %esp          cmpl   $1, 8(%ebp)         je     .L2         movl   12(%ebp), %eax         movl   %eax, %edx         imull  8(%ebp), %edx         movl   8(%ebp), %eax         subl   $1, %eax         movl   %edx, 4(%esp)         movl   %eax, (%esp)         call   recurve_tail         movl   %eax, -4(%ebp)         jmp    .L3 .L2:         movl   12(%ebp), %eax         movl   %eax, -4(%ebp) .L3:         movl   -4(%ebp), %eax         leave         ret         .size  recurve_tail, .-recurve_tail         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1) 4.3.2"         .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：          .file  "rec.c"          .text          .p2align 4,,15  .globl recurve_tail          .type  recurve_tail, @function  recurve_tail:          pushl  %ebp          movl   %esp, %ebp          movl   8(%ebp), %edx         movl   12(%ebp), %eax         cmpl   $1, %edx         je     .L2        .p2align 4,,7         .p2align 3 .L5:         imull  %edx, %eax         subl   $1, %edx         cmpl   $1, %edx         jne    .L5 .L2:         popl   %ebp         ret         .size  recurve_tail, .-recurve_tail         .ident "GCC: (Debian 4.3.2-1.1) 4.3.2"         .section       .note.GNU-stack,"",@progbits

*在makfile文件开头定义CFLAGS = -O2，这样使用makefile编译时才会优化；gdb中查看函数地址命令为：info line【函数名】；查看某个函数的汇编指令为：disass 【函数名】

原文出处：http://blog.csdn.net/hilyoo/article/details/4445476