Swift是否实现了尾部调用优化?在相互递归的情况下

Question

特别是如果我有以下代码:

func sum(n: Int, acc: Int) -> Int {
  if n == 0 { return acc }
  else { return sum(n - 1, acc + n) }
}

Swift编译器会把它优化成一个循环吗?在下面的一个更有趣的例子中也是如此吗?

func isOdd(n: Int) -> Bool {
  if n == 0 { return false; }
  else { return isEven(n - 1) }
}
func isEven(n: Int) -> Bool {
  if n == 0 { return true }
  else { return isOdd(n - 1) }
}

Answer 1

最好的检查方法是检查编译器生成的汇编语言代码。我将上面的代码编译为:

swift -O3 -S tco.swift >tco.asm

输出的相关部分

.globl    __TF3tco3sumFTSiSi_Si
    .align    4, 0x90
__TF3tco3sumFTSiSi_Si:
    pushq    %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB0_4
    .align    4, 0x90
LBB0_1:
    movq    %rdi, %rax
    decq    %rax
    jo    LBB0_5
    addq    %rdi, %rsi
    jo    LBB0_5
    testq    %rax, %rax
    movq    %rax, %rdi
    jne    LBB0_1
LBB0_4:
    movq    %rsi, %rax
    popq    %rbp
    retq
LBB0_5:
    ud2
    .globl    __TF3tco5isOddFSiSb
    .align    4, 0x90
__TF3tco5isOddFSiSb:
    pushq    %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB1_1
    decq    %rdi
    jo    LBB1_9
    movb    $1, %al
LBB1_5:
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB1_2
    decq    %rdi
    jo    LBB1_9
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB1_1
    decq    %rdi
    jno    LBB1_5
LBB1_9:
    ud2
LBB1_1:
    xorl    %eax, %eax
LBB1_2:
    popq    %rbp
    retq
    .globl    __TF3tco6isEvenFSiSb
    .align    4, 0x90
__TF3tco6isEvenFSiSb:
    pushq    %rbp
    movq    %rsp, %rbp
    movb    $1, %al
LBB2_1:
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB2_5
    decq    %rdi
    jo    LBB2_7
    testq    %rdi, %rdi
    je    LBB2_4
    decq    %rdi
    jno    LBB2_1
LBB2_7:
    ud2
LBB2_4:
    xorl    %eax, %eax
LBB2_5:
    popq    %rbp
    retq

生成的代码中没有调用指令，只有条件跳转(je/jne/jo/jno)。这清楚地表明Swift在和情况下都做了尾部调用优化。

此外，isOdd/isEven函数很有趣，因为编译器不仅执行TCO，而且在每种情况下都内联其他函数。

Answer 2

是的，swift编译器在某些情况下执行尾部调用优化:

func sum(n: Int, acc: Int) -> Int {
    if n == 0 { return acc }
    else { return sum(n - 1, acc: acc + 1) }
}

作为一个全局函数，这将在"最快"优化级别(-O)上使用恒定的堆栈空间。

如果它在结构体中，它仍然会使用常量堆栈空间。但是，在类中，编译器不会执行tco，因为该方法可能在运行时被重写。

Clang也支持Objective-C的tco，但是ARC经常在递归调用之后调用release，从而阻止了这种优化，参见Jonathon Mah的文章了解更多细节。

ARC似乎也阻止了Swift中的TCO:

func sum(n: Int, acc: Int, s: String?) -> Int {
    if n == 0 { return acc }
    else { return sum(n - 1, acc + 1, s) }
}

在我的测试中没有执行TCO。