是否可以在 GCC/Clang 上强制进行尾调用优化？答案

【问题标题】：Is it possible to force tail call optimization on GCC/Clang?是否可以在 GCC/Clang 上强制进行尾调用优化？
【发布时间】：2011-01-24 17:32:27
【问题描述】：

我正在尝试尽可能多地使用 C 编写函数式程序。我知道像 GCC/Clang 这样的编译器会默默地进行尾调用优化，但不能保证。是否有任何选项可以强制对编译器进行尾调用优化？（当然只有在它自己的末尾才被调用）

【问题讨论】：

编译器在这方面可能相当聪明，相信它。无需不可移植 hacks。
在您认为应该进行尾部优化但编译器无法执行此操作（无论出于何种原因）的情况下，您希望发生什么？
@Michael 如果无法完成强制尾调用优化，我预计会出现编译时错误。
您可以强制 GCC 为 TCO 提供编译器标志：-foptimize-sibling-calls（参见draketo.de/light/english/free-software/tco-debug）

标签： c clang tail-call-optimization

【解决方案1】：

Clang 13 “musttail”属性强制在尾递归函数中进行尾调用优化，即使优化被禁用。

https://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html#musttail

用法：

int f(int x) {
  ...
  __attribute__((musttail)) return f(x-1);
}

【讨论】：

【解决方案2】：

Clang 根本没有做任何优化。有一个 LLVM 通行证 tailcallelim 可以做你想做的事（但不能保证）。您可以使用opt 单独运行它。

【讨论】：

有什么选择？能给个链接吗？
另外，您可以调整 clang 驱动程序以确保它明确地运行此通道。

【解决方案3】：

我不认为它真的强制它，但你可以在使用gcc 时使用-foptimize-sibling-calls。如果您使用-O2、-O3 或-Os，它会自动启用。

一般来说，我建议不要在 C 中过度使用递归。如果您真的想做 fp，请选择一种函数式语言。在某些情况下它是合适的，比如快速排序、buf，如果你习惯于使用递归而不是循环，那么你很有可能会破坏堆栈。

【讨论】：

【解决方案4】：

元答案：

从函数式语言过渡到 C 语言有一些有用的经验：使用小函数，使用不会改变全局变量或输入参数的函数，不要害怕函数指针。但是你在这里可以合理地做的事情是有限制的，依赖尾调用消除（'tail-call 优化'并不是真正正确的术语）可能超出了有用的范围。你不能强迫编译器使用这种策略，即使你可以，生成的 C 语言也会非常不习惯，并且很难被其他人阅读，包括你未来的自己。

充分利用语言的优势。 C 对某些事情有好处，所以以良好的 C 风格将它用于那些事情。如果您想要不同的优势，或者如果您想使用函数式风格（绝妙的决定！），请使用函数式语言。

【讨论】：

【解决方案5】：

Alpha 和 i386 的 GCC 扩展如下所述：

Proper Tail Recursion in C (Diploma Thesis)Mark Probst，2001 年。

【讨论】：

【解决方案6】：

实际上，很多 C 编译器已经为您处理了这个问题。正如 eq 所提到的，您不妨让编译器处理大部分这些事情，而不是尝试创建在其他地方不起作用的优化。很多时候，即使设置了优化标志，您也会发现实际上并没有性能差异。

【讨论】：

要强制执行尾调用优化的常见情况是线程代码。在这种情况下，函数有时会返回，但通常会调用具有相同签名（相同参数、相同返回值）的其他函数。一个标准的函数调用序列将运行程序超出堆栈空间并几乎立即崩溃，所以这不是我们可以留给编译器的事情。

【解决方案7】：

如果它真的是尾调用，那么 while 循环或 goto 看起来与递归调用没有太大区别。只需更新所有变量，而不是将它们作为参数传递。 AFAIK 这是 C 语言中在所有优化级别控制堆栈使用的唯一跨平台方式。它实际上也更具可读性，因为您有一个初始化函数，然后是循环，这是非常惯用的。尾递归版本需要两个函数，一个用于初始化，一个用于递归部分。

【讨论】：

这仅适用于 TCO 遵循单一路径到达终点的琐碎情况。当用递归表示时，分支出许多不同递归路径的递归函数会更清晰。