Java中的尾递归优化和递归答案

【问题标题】：Tail recursion optimization and recursion in JavaJava中的尾递归优化和递归
【发布时间】：2015-02-23 09:43:31
【问题描述】：

我有一个关于尾调用优化的问题，我需要知道这段 java 代码的行为方式：

private void doSomething(int v) {

    inf f = someCalculation(v);

    if (f < 0) doSomething(v/2);
    else doSomething(v*2);

}

这段代码是一个无意义的例子，但我的问题是，在这种情况下：

第一个 doSomething() 调用会被优化吗？
第二个 doSomething() 调用会被优化吗？
if/else 块以任何方式影响优化？

谢谢

编辑：

请提供一个示例，说明如果语言不是 Java 而是其他具有 TCO 的语言，您将如何做到这一点

【问题讨论】：

最后两行可以改写为doSomething((f < 0) ? (v/2) : (v*2));...
那么您的问题到底出在哪里？共有三个问题，请尝试提供答案。
首先：优化几乎从不保证。当代码“及时”优化时，可以优化的事实并不意味着它会优化，尤其是在 Java 中。
@GiulioFranco 尾调用优化是一个定义明确的概念，确定性（和静态）应用于支持它的语言。事实上，它是如此普遍，以至于支持它的语言可以称为“TCO 语言”。
@MarkoTopolnik 所有（或许多）优化都是一个定义明确的概念。通常不容易做的是确定这个概念是否适用于我们编写的代码。如果某些语言标准化了 tco 适用且必须应用的条件，那我不知道。

标签： java recursion tail-call-optimization tail-call

【解决方案1】：

Java 8 没有任何尾调用优化。不会优化任何调用（变成迭代/goto 语句）。

不过，关于 Java 的 TCO 的讨论由来已久，Guy Steele 是其最著名的支持者之一。

我建议阅读mlvm-dev 邮件列表中的this post，以了解有关该主题的最新评论。

【讨论】：

我读到 Java 8 有某种 TCO，但我真的无法理解，因为有人说它有，另一些人说没有……所以最终的答案是，根本没有 TCO？
HotSpot 的 JIT 编译器中可能也许有什么东西（不过我个人从未听说过），但 Java 规范中肯定没有。所以，既然你没有任何保证某个习语不会破坏堆栈，那将没有什么用处。
java 12 怎么样？

【解决方案2】：

尝试运行以下代码：

public static void main(String[] args) {
  for (int i = 1; i > 0; i *= 2) { doSomething(i); }
}

private static void doSomething(int start) {
  doSomething(start, start);
}

private static void doSomething(int i, int start) {
  if (i == 0) { System.out.println("done from " + start); }
  else { doSomething(i - 1, start); }
}

如果 JVM 可以在没有堆栈溢出的情况下运行它，那么这应该意味着它可以进行尾递归优化（或非常好的常量传播）。

【讨论】：

AFAIK TCO 如果尾调用是最后一条指令，那么如果我有类似“return doSomething()”之类的东西作为最后一条指令会发生什么？ return 语句是否算作最后一条指令，因此无法完成 TCO？
return doSomething() 是可优化尾调用的典型示例。更重要的是doSomething()，因为 TCO 的主要用例是递归纯函数，根据定义，它们绝不是void。