最適化

Question

私は、私はだから私は、プレーンC.

でそれを行うことができますどのように見ることを決めた、私は2つの階乗のプログラムを書いたので、末尾呼び出しの最適化の質問からWhat Is Tail Call Optimization?

をやる気しまいました、1番目にテールコール最適化を適用できます。 私はこのファクトをファクト（n、1）と呼んでいます。

unsigned long long int fact(int n, int cont) 
{ 
     if(n == 0) 
      return cont; 

     else return fact(n-1, n * cont); 
} 

第2は、複数のスタックフレームが必要な通常の再帰です。

unsigned long long int fact(int n) 
{ 
    if(n == 0) 
     return 1; 

    else return n * fact(n-1); 
} 

これは、これは-O2と後者の32ビットコンパイラによって生成されたアセンブリである-O2

0x8048470 <fact>: push %ebp 
0x8048471 <fact+1>: mov %esp,%ebp 
0x8048473 <fact+3>: mov 0x8(%ebp),%edx 
0x8048476 <fact+6>: mov 0xc(%ebp),%eax 
0x8048479 <fact+9>: test %edx,%edx 
0x804847b <fact+11>: je  0x8048488 <fact+24> 
0x804847d <fact+13>: lea 0x0(%esi),%esi 
0x8048480 <fact+16>: imul %edx,%eax 
0x8048483 <fact+19>: sub $0x1,%edx 
0x8048486 <fact+22>: jne 0x8048480 <fact+16> 
0x8048488 <fact+24>: mov %eax,%edx 
0x804848a <fact+26>: sar $0x1f,%edx 
0x804848d <fact+29>: pop %ebp 
0x804848e <fact+30>: ret  

前者のために32ビットコンパイラによって生成されたアセンブリです。

0x8048470 <fact>: push %ebp 
0x8048471 <fact+1>: mov %esp,%ebp 
0x8048473 <fact+3>: push %edi 
0x8048474 <fact+4>: push %esi 
0x8048475 <fact+5>: push %ebx 
0x8048476 <fact+6>: sub $0x14,%esp 
0x8048479 <fact+9>: mov 0x8(%ebp),%eax 
0x804847c <fact+12>: movl $0x1,-0x18(%ebp) 
0x8048483 <fact+19>: movl $0x0,-0x14(%ebp) 
0x804848a <fact+26>: test %eax,%eax 
0x804848c <fact+28>: je  0x80484fc <fact+140> 
0x804848e <fact+30>: mov %eax,%ecx 
0x8048490 <fact+32>: mov %eax,%esi 
0x8048492 <fact+34>: sar $0x1f,%ecx 
0x8048495 <fact+37>: add $0xffffffff,%esi 
0x8048498 <fact+40>: mov %ecx,%edi 
0x804849a <fact+42>: mov %eax,%edx 
0x804849c <fact+44>: adc $0xffffffff,%edi 
0x804849f <fact+47>: sub $0x1,%eax 
0x80484a2 <fact+50>: mov %eax,-0x18(%ebp) 
0x80484a5 <fact+53>: movl $0x0,-0x14(%ebp) 
0x80484ac <fact+60>: sub -0x18(%ebp),%esi 
0x80484af <fact+63>: mov %edx,-0x20(%ebp) 
0x80484b2 <fact+66>: sbb -0x14(%ebp),%edi 
0x80484b5 <fact+69>: movl $0x1,-0x18(%ebp) 
0x80484bc <fact+76>: movl $0x0,-0x14(%ebp) 
0x80484c3 <fact+83>: mov %ecx,-0x1c(%ebp) 
0x80484c6 <fact+86>: xchg %ax,%ax 
0x80484c8 <fact+88>: mov -0x14(%ebp),%ecx 
0x80484cb <fact+91>: mov -0x18(%ebp),%ebx 
0x80484ce <fact+94>: imul -0x1c(%ebp),%ebx 
0x80484d2 <fact+98>: imul -0x20(%ebp),%ecx 
0x80484d6 <fact+102>: mov -0x18(%ebp),%eax 
0x80484d9 <fact+105>: mull -0x20(%ebp) 
0x80484dc <fact+108>: add %ebx,%ecx 
0x80484de <fact+110>: add %ecx,%edx 
0x80484e0 <fact+112>: addl $0xffffffff,-0x20(%ebp) 
0x80484e4 <fact+116>: adcl $0xffffffff,-0x1c(%ebp) 
0x80484e8 <fact+120>: mov -0x1c(%ebp),%ebx 
0x80484eb <fact+123>: mov %eax,-0x18(%ebp) 
0x80484ee <fact+126>: mov -0x20(%ebp),%eax 
0x80484f1 <fact+129>: mov %edx,-0x14(%ebp) 
0x80484f4 <fact+132>: xor %edi,%ebx 
0x80484f6 <fact+134>: xor %esi,%eax 
0x80484f8 <fact+136>: or  %eax,%ebx 
0x80484fa <fact+138>: jne 0x80484c8 <fact+88> 
0x80484fc <fact+140>: mov -0x18(%ebp),%eax 
0x80484ff <fact+143>: mov -0x14(%ebp),%edx 
0x8048502 <fact+146>: add $0x14,%esp 
0x8048505 <fact+149>: pop %ebx 
0x8048506 <fact+150>: pop %esi 
0x8048507 <fact+151>: pop %edi 
0x8048508 <fact+152>: pop %ebp 
0x8048509 <fact+153>: ret  

両方のプログラムをコンパイルし、生成されたアセンブリを見ると、両方のプログラムには再帰呼び出しがあります。しかし、私が-O2オプション（上に掲示したアセンブリ）を前者でコンパイルすると、再帰呼び出しが全く見られないので、gccはテールコール最適化の処理を行うと思います。

しかし、後者を-O2オプションでコンパイルすると、再帰呼び出しも削除され、以前の-O2に比べてかなり多くのアセンブリ命令が置かれます。

私は、後者でコンパイラが何をしているのかを正確に理解したかったのですが、O4であっても前者が生成したアセンブリに変換できないのはなぜですか。

Answer 1

プログラム2はlong longを計算しますが、progtlram 1は計算しません。

Answer 2

違いは、最初のバージョンでは計算に変数intが使用され、最後はunsigned long longに拡張され、後者ではunsigned long longが使用されます。

Answer 3

コンパイラは再帰呼び出しをループに最適化しているようです。あなたのCコードは前方分岐（if-then-else）しか持っていませんが、アセンブラは後方分岐（ループ）を持っています。

実際にテールコールの最適化を確認したい場合は、別の機能を呼び出すようにしてください。もちろん、これは再帰ではありませんが、コンパイラはこのような小さなテストケースに対してはスマートです。