Implémentation récursive de fonctions C++ : Comment utiliser les techniques d'optimisation de récursion de queue ?

Le problème d'efficacité des fonctions récursives peut être résolu grâce à la technologie d'optimisation récursive de queue (TCO). Bien que le compilateur C++ ne prenne pas en charge le TCO, il peut simuler ce comportement via le mot-clé [__tail_recursive](https://en.cppreference.com/w/cpp/keyword/tail_recursive), convertissant les appels récursifs en itérations. Le TCO s'applique lorsqu'un appel récursif est la dernière opération d'une fonction. Il est implémenté en utilisant des tuples pour renvoyer de nouvelles valeurs d'état et des indicateurs d'appel récursifs de queue, éliminant ainsi la surcharge de création de trames de pile et améliorant l'efficacité.

Implémentation récursive des fonctions C++ : un guide pratique pour l'utilisation des techniques d'optimisation de la récursion de queue

La récursion est le processus d'appel au sein d'une fonction et est très utile pour résoudre certains types de problèmes, tels que la traversée de structures de données Ou trouver une solution. Cependant, la récursivité peut réduire l'efficacité du programme en créant de nombreuses piles d'appels de fonctions, ce qui est particulièrement préoccupant lorsque l'on travaille avec de grands ensembles de données.

Tail Recursion Optimization

Tail Recursion Optimization (TCO) est une technique de compilateur qui convertit les appels récursifs en itérations lorsqu'une fonction effectue un appel récursif comme dernière opération, éliminant ainsi la surcharge de création de cadre de pile. Ceci est important pour les fonctions comportant de nombreux appels récursifs.

Implémentation du TCO en C++

Les compilateurs C++ ne prennent généralement pas en charge le TCO, mais nous pouvons utiliser [__tail_recursion](https://en.cppreference.com/w/cpp /keyword/tail_recursive ) simule ce comportement : __尾_递归](https://en.cppreference.com/w/cpp/keyword/tail_recursive) 关键字模拟此行为：

#include <utility>

template <typename F, typename T, typename... Args>
std::pair<bool, T> tail_recursive(F&& f, T&& x, Args&&... args) {
  while (true) {
    const bool is_tail_call = false;
    const auto result = f(std::forward<T>(x), std::forward<Args>(args)...);
    if constexpr (!is_tail_call) {
      return result;
    }
    x = std::move(std::get<0>(result));
    f = std::move(std::get<1>(result));
  }
}

tail_recursive 函数接收一个函数对象 f、初始状态 x 和附加参数 args。它返回一个元组，其中第一个元素表示是否进行尾递归调用，第二个元素是新状态值。如果当前调用不是尾递归调用，则返回结果；否则，使用新状态值和更新的函数调用进行递归调用。

实战案例

考虑以下用于计算阶乘的递归函数：

int factorial(int n) {
  if (n == 0) {
    return 1;
  }
  return n * factorial(n - 1);
}

使用 TCO 将其转换为尾递归：

auto factorial_tail_recursive(int n) {
  auto f = [&](int x, int y) -> std::pair<bool, int> {
    if (x == 0) {
      return {false, y};
    }
    return {true, y * x};
  };

  return tail_recursive(f, 1, n);
}

在这个尾递归版本中，内部函数 f 返回一个元组，其中第一个元素表示是否进行尾递归调用，第二个元素是新状态值。每次调用 f 时，它都会更新状态 yrrreee

tail_recursive La fonction reçoit un objet fonction f, l'état initial x et des paramètres supplémentairesargs. Il renvoie un tuple où le premier élément indique s'il faut effectuer un appel récursif et le deuxième élément est la nouvelle valeur d'état. Si l'appel actuel n'est pas un appel récursif, le résultat est renvoyé ; sinon, un appel récursif est effectué avec la nouvelle valeur d'état et l'appel de fonction mis à jour.

Exemple pratique

🎜🎜Considérez la fonction récursive suivante pour le calcul factoriel : 🎜rrreee🎜Convertissez-la en récursive de queue en utilisant TCO : 🎜rrreee🎜Dans cette version récursive de queue, la fonction interne f renvoie un tuple où le premier élément indique s'il faut effectuer un appel récursif de queue et le deuxième élément est la nouvelle valeur d'état. Chaque fois que f est appelé, il met à jour l'état y et renvoie un booléen indiquant s'il faut effectuer un appel récursif de queue. 🎜🎜🎜Remarque : 🎜 Le TCO n'est pas applicable à toutes les fonctions récursives. Il ne peut être utilisé que lorsque l'appel récursif est la dernière opération de la fonction. 🎜

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