iOS objc_msgSend尾調用優化詳解

這篇文章将認真徹底地分析 OC對

objc_msgSend

的

尾調用優化

。

Q1：什麼是尾調用？

尾調用（

Tail Call

）：某個函數的最後一步僅僅隻是調用了一個函數（可以是自身，可以是另一個函數）。

提醒：注意 “僅僅” 兩個字。

尾調用例子：

// 尾調用：
- (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {

    /*  Some codes... */

    if (num == 0) {
        return [self funcA:num];// 尾調用->自身
    }    

    if (num > 0) {
        return [self funcB:num];// 尾調用->函數funcB
    }    

    return [self funcC:num];// 尾調用->函數funcC
}           

正例解釋：funcA的最後一步僅僅調用了另一個函數。不論是調用funcA、funcB還是funcC都屬于尾調用。~（不論調用函數的位置在哪，隻要最後一步僅僅調用一個函數就行）~

反例：不是尾調用的例子

// 不是尾調用1：
- (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {

    NSInteger num = [self funcB:(num)];

    return num;// 不是尾調用->最後一步是傳回一個值，而不是調用一個函數
}           

反例解釋：不是尾調用。因為最後一步是傳回一個值，而不是僅僅調用一個函數

// 不是尾調用2：
- (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {

    return [self funcB:(num)] + 1;// 不是尾調用->原因：最後一步不僅調用了函數還有 +1 操作
}           

反例解釋：不是尾調用。因為最後一步不僅調用了函數還有 +1 操作

Q2：OC的尾調用優化展現在哪裡？

小編準備了一個demo：通過“斷點”和“目前記憶體情況”檢視有無尾調用優化

場景一：無優化 - 追加了.0不屬于尾調用

無優化Demo效果圖：

**解釋：

這種場景下，每次函數調用一直在進棧，不斷申請棧空間，最後會棧溢出，最終導緻崩潰。

空間複雜度O(n)，時間複雜度O(n)。**

下面請看圖解：

場景二：有尾調用優化

優化Demo效果圖：

這種場景下，每次函數調用一直在重用棧幀，不申請棧空間。

空間複雜度O(1)，時間複雜度O(n)。**

Q3：OC是如何實作尾調用優化的？

這次讨論起因于《Effective Objective-C 2.0》作者的原話：

如果某函數的最後一項操作是調用另外一個函數，那麼就可以運用

“ 尾調用優化 ”

技術。編譯器會生成調轉至另一函數所需的指令碼，而且不會向調用堆棧中推入新的

“棧幀”

（frame stack）。隻有當某函數的最後一個操作僅僅是調用其他函數而

不會将其傳回值另作他用

時，才能執行

“ 尾調用優化 ”

這項優化對

objc_msgSend

非常關鍵，如果不這麼做的話，那麼每次調用Objective-C方法之前，都需要為調用objc_msgSend函數準備“棧幀”，大家在“棧蹤迹”（stack trace）中可以看到這種“棧幀”。此外，如果不優化，還會過早地發生“棧溢出”（stack overflow）現象。

作者這一段概括的話，很精簡。而小編第一次看時，感覺很懵懂。在這裡，QiShare對這段話進行了詳細的分析：

1. 尾調用優化的本質：很簡單，就是 棧幀 的複用。
2. 尾調用優化的條件有三點：
   • 尾調用函數不需要通路目前棧幀中的變量。（變量可以作為形參，但是不能作為實參）
   • 尾調用傳回後，函數沒有語句需要執行。（最後一步僅僅隻能執行一個函數）
   • 尾調用結果就是函數的傳回值。（不能有别的“附加品”，最後一步僅僅隻能是執行一個函數）

3. 函數調用的過程：函數調用會在記憶體中申請一塊“棧幀”，儲存調用的位址和内部變量等資訊。如果函數A内部調用函數B，那麼在函數A的棧幀上就會加上一個函數B的棧幀

   。如果函數B再調用了函數C，那麼函數A的棧幀上就會有序加上函數B和函數C的棧幀。如果C運作結束了，傳回到函數B，C的棧幀才會消失。

4. 尾調用優化實作原理：當函數A的最後一步僅僅是調用另一個函數B時（或者調用自身函數A），這時，因為函數A的位置資訊和内部變量已經不會再用到了，直接把函數A的棧幀交給函數B使用。

1. 尾調用優化關鍵圖解：

總結：

1. 尾調用：某個函數的最後一步**僅僅**調用了一個函數（可以是自身，可以是另一個函數）。
2. OC的尾調用優化的本質是：[棧幀](https://baike.so.com/doc/9968763-10316382.html)的複用
3. 尾調用優化實作**原理**：當函數A的最後一步僅僅是調用另一個函數B時（或者調用自身函數A），這時，因為函數A的位置資訊和内部變量已經不會再用到了，直接把函數A的棧幀交給函數B使用。
           

PS：尾調用優化在Release模式下才會有，Debug模式下沒有。

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