為什麼.NET/C# 不優化尾呼叫遞歸？

.NET/C# 中尾遞歸最佳化探析

尾遞歸，一種高效的遞歸函數呼叫程式設計技巧，在 .NET/C# 中並未被最佳化。本文深入探討了這個決定的原因，透過一個具體的例子，分析影響優化選擇的一些因素。

JIT 編譯的限制

.NET 使用的即時 (JIT) 編譯，在短期應用的速度和長期效能之間取得平衡。編譯階段的激進最佳化可能會延遲執行，而分析不足則會影響長期效率。

CLR 支援和語言特定的限制

公共語言執行時期 (CLR) 支援尾呼叫最佳化，但其實作依賴於語言特定的編譯器產生適當的操作碼，以及 JIT 對其的遵守。 F# 的編譯器利用了此功能，而 C# 的編譯器目前尚未實作。

程式碼深入分析

考慮下列 C# 方法，記為 Foo(i)：

<code class="language-c#">private static void Foo(int i)
{
    if (i == 1000000)
        return;

    if (i % 100 == 0)
        Console.WriteLine(i);

    Foo(i+1);
}</code>

如圖所示，儘管這樣做具有潛在優勢，但 Visual Studio 2008 的 JIT 無法將此方法最佳化為循環。這說明了 .NET/C# 中尾遞歸最佳化的實際限制。

NGen 編譯的視角

NGen 編譯步驟不優先考慮激進最佳化，以保持 JIT 和 NGen 行為的一致性。透過避免此領域的潛在錯誤，編譯器保持了可預測性。

持續發展

4.0 版的 CLR 在各種架構上引入了對尾呼叫最佳化的改進支援。但是，語言特定的編譯器仍然必須實現此功能才能充分利用其在 .NET/C# 中的優勢。

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