尾递归优化到底是什么？

学数据结构时就知道这个概念，一直没有研究过。

 

同样一个求阶乘的函数，首先是平时我们最熟悉的版本，也就是普通递归版本：

 

 

对于func(5)的递归调用如下：

 

 

 

 

然后是尾递归版本的：

 

 

 调用图是这样的：

 

 看起来，二者递归的栈都是五层嘛，有什么区别呢？

最大的区别是：对于第一种普通递归，每次函数的n*f(n-1)都要等f(n-1)调用返回后，再做乘法返回。也就是说，直到f(n-1)返回前，变量n的值都必须保存在栈上。

对于尾递归来说，函数加了一个参数来记录之前函数计算的结果（有点类似动态规划有没有？）。所以当前函数f(n,1)最终即将调用f(n-1,n)的时候，该栈（f(n,1)函数的栈）内的变量（比如n和cur_mul）都不再需要保存了。

所谓的尾递归优化不是说尾递归这种写法是一种优化方法，而是说我们的代码如果使用了尾递归，那么编译器会自动将代码栈中的不再需要的空间优化掉，优化指的是编译器对尾递归代码的优化。说明白点，如果编译器不做其他事情，我们的尾递归代码和普通递归代码的性能差距不大，都是要递归n层的。只不过一旦编译器识别到尾递归代码，就会将内部递归的函数直接开在之前的栈上（具体会更复杂，这样只是简单理解原理），这样每层递归都是使用同一块栈空间，防止了递归层数过高爆栈的可能。最终返回的时候，会直接把最深层的函数结果一步返回给最开始调用的函数。(实际上就是变成了循环！不再是递归了！）

 

贴两个知乎回答：

1.尾递归，比线性递归多一个参数，这个参数是上一次调用函数得到的结果；
所以，关键点在于，尾递归每次调用都在收集结果，避免了线性递归不收集结果只能依次展开消耗内存的坏处。

什么是尾递归？ - Frankie杨的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/20761771/answer/57214778

 

2.由于尾递归调用发生在函数末尾，它自己的栈帧中已经没有需要被使用的东西了，也就可以让下次递归调用直接覆盖使用当前的栈帧。
这样造成的结果就是尾递归在优化后，call / ret 其实被消除了（因为直接使用当前栈帧，不需要压栈和出栈，函数体一般也能内联），生成的机器码和循环是一样的。

什么是尾递归？ - 孙竟的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/20761771/answer/19144609