Optimization ackermann的gcc转换过程

gcc

（我在Mac和Linux上使用

-O3

标志尝试了

4.7.2

）将ackermann函数优化为一个具有大本地堆栈的调用。下面是Ackermann代码示例：

int ack(int m,int n){
  if(m == 0) return n+1;
  if(n == 0) return ack(m-1,1);
  return ack(m-1,ack(m,n-1));
}

---

反汇编时，对

ack

函数只有一个递归调用，而不是两个调用（我无法分析正在发生的事情-

ack

现在由gcc转换为一个具有8个参数的函数，本地堆栈为49 int和9 char）。我试图查找gcc对单个调用优化Ackermann函数所做的转换，但没有发现任何有趣的东西。我将非常欣赏关于gcc执行什么主要转换来将深度递归Ackermann转换为单个递归调用的指针。LLVM gcc（我在mac上尝试了v4.2）还没有将其简化为单个递归调用，并且使用

-O3

标志时速度慢了4倍。这个优化看起来很有趣。

第一步是尾部调用消除。GCC在大多数优化级别上都这样做。本质上，所有处于尾部位置的函数调用都转换为goto，如下所示：

int ack(int m, int n) {
begin:
  if (m == 0) return n + 1;
  if (n == 0) { m -= 1; n = 1; goto begin; }
  n = ack(m, n-1); m -= 1; goto begin;
}

---

现在只剩下一个递归调用，GCC（仅在-O3级别）将其内联几次迭代。结果是你看到了一个巨大的怪物。

你还应该看到这个系统和带有-O1和-O2的gcc版本的速度下降了多少。手册页列出了每一步所做的大量（如果不是全部的话）优化，因此，如果是其中一步之间的优化，您可以缩小范围。用转到函数开头来替换对函数本身的调用并不难（没有检查是否发生了这种情况）在终端递归的情况下。@Marglisse，Ackermann是深度递归函数的特例。我知道其他递归函数（如Fibonacci）的尾部递归技术。将Fibonacci转换为尾部递归函数非常简单，但据我所知，不是Ackermann。这就是为什么还有一个调用而不是0。。。在最后一次调用ack之后，您不需要返回调用函数，因此可以用跳转替换调用。这似乎是兄弟调用优化。在say-O1中打开just fooptimize sibling calls标志，复制此优化，然后关闭它，将其关闭。如果有人对如何在Ackermann函数的上下文中完成此转换有更多的指示，请随时回答。