防止在C＃中创建堆栈框架

Question

我只是在阅读csharp中的递归函数的性能。 我读到，由于每次调用都会创建堆栈帧，因此递归函数很昂贵。

有没有一种方法可以防止在csharp中创建堆栈帧？ 我环顾四周，但似乎找不到任何建议可以抑制特定调用的堆栈帧。

我希望可以在代码中添加一些内容，也许是如下所示的属性：

[SurpressStackFrame()]
find(int id, Node currentNode) { 

   if(currentNode.id == id) {
      return true;
   }
   return find(id, currentNode.child);
}

（ps，我知道在这个例子中我没有看多个孩子，这只是假设）。

Answer 1

在大多数情况下，创建的堆栈帧不是代码的性能瓶颈。 但是，如果该方法具有较高的递归水平，则可能要避免扩大堆栈。 这称为尾调用优化 ，是通过在调用内部方法之前释放当前堆栈帧来完成的。

在您的特定示例中，可以将尾调用应用于return语句，因为内部方法调用的返回值会立即返回给调用者，因此不需要单独的堆栈框架。

唯一的问题是C＃目前不支持尾调用（目前可能在不久的将来不支持）。 但是，CLR确实支持它，因此，如果可以的话，您可以选择像F＃这样的语言，它更专注于递归。

还有其他几个选项供您选择-使用CIL动态创建一个在末尾进行尾部调用的方法（但是，我不确定调用动态方法的开销是否比在C＃中调用普通的递归方法更好）。

在这种情况下最好的选择-完全不使用递归。 您提供的方法可以很容易地被重写，而无需使用任何递归，当然，即使不是全部，大多数递归方法也可以通过以下方式重写：

bool find(int id, Node currentNode)
{ 
    while(currentNode.id != id)
    {
        currentNode = currentNode.child;
    }
    return true;
}

Answer 2

这称为尾叫 。 .NET运行时支持它（因为F＃需要它），但是C＃编译器（甚至是“新的” Roslyn编译器）不支持这样做。 请参阅github上的请求 。

Answer 3

您正在寻找的被称为尾叫。

有一条尾巴。 IL中的指令，但C＃编译器从不使用它。 无论如何，这只是对JIT编译器的提示，并且JIT编译器足够聪明，可以在可能的情况下将常规的递归方法调用编译为尾调用（在您发布的示例中应该是可能的）。 与其他JIT优化一样，它仅在发行版本中发生，而不在调试中发生。

您可以进行一个简单的测试：

class Program
{
    static void Main()
    {
        TailCall(0);
    }
    private static void TailCall(int i)
    {
        Console.WriteLine(i);
        TailCall(++i);
    }
}

在调试中，它将引发StackOverflowException，在Release中，它将无限旋转。

您可以在此博客文章中找到有关.NET中的尾部调用优化的更多信息。