#yyds干货盘点#尾递归比递归好在哪儿

Posted 2022-06-23 尼羲

很多程序员都知道递归调用，然而却不知道尾递归是什么。今天主要剖析一下尾递归。

递归

函数调用自身。

​构成递归需具备的条件：

1. 子问题须与原始问题为同样的事，且更为简单；
2. 不能无限制地调用本身，须有个出口，化简为非递归状况处理。

用递归的方式实现阶乘：

int fact(int n) 
    if (n < 0)
        return 0;
    else if(n == 0 || n == 1)
        return 1;
    else
        return n * fact(n - 1);

工作原理

栈又称堆栈，存放程序的局部变量（不包括静态局部变量，static 变量存在静态区）。除此以外，在函数被调用时，栈用来传递参数和返回值。由于栈的后进先出特点，所以栈特别方便用来保存 / 恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

当 C 程序中调用了一个函数时，栈中会分配一块空间来保存与这个调用相关的信息，每一个调用都被当作是活跃的。栈上的那块存储空间称为活跃记录或者栈帧

栈帧由 5 个区域组成：输入参数、返回值空间、计算表达式时用到的临时存储空间、函数调用时保存的状态信息以及输出参数。

栈是用来存储函数调用信息的绝好方案，然而栈也有一些缺点：

栈维护了每个函数调用的信息直到函数返回后才释放，这需要占用相当大的空间，尤其是在程序中使用了许多的递归调用的情况下。除此之外，因为有大量的信息需要保存和恢复，因此生成和销毁活跃记录需要消耗一定的时间。

简而言之，递归过的压栈和出栈，时间和空间都有很大的消耗。

为了避免对时间和空间产生太大消耗，接下来引入尾递归。

尾递归

当递归调用是整个函数体中最后执行的语句且它的返回值不属于表达式的一部分时，这个递归调用就是尾递归。

尾递归函数的特点是在回归过程中不用做任何操作，这个特性很重要，因为大多数现代的编译器会利用这种特点自动生成优化的代码。

以尾递归方式实现阶乘函数的实现：

int facttail(int n, int res)

    if (n < 0)
        return 0;
    else if(n == 0)
        return 1;
    else if(n == 1)
        return res;
    else
        return facttail(n - 1, n *res);

尾递归的实现原理

当编译器检测到一个函数调用是尾递归的时候，它就覆盖当前的活动记录而不是在栈中去创建一个新的。编译器可以做到这点，因为递归调用是当前活跃期内最后一条待执行的语句，于是当这个调用返回时栈帧中并没有其他事情可做，因此也就没有保存栈帧的必要了。通过覆盖当前的栈帧而不是在其之上重新添加一个，这样所使用的栈空间就大大缩减了，这使得实际的运行效率会变得更高。