這篇文章將認(rèn)真徹底地分析 OC對(duì)objc_msgSend的尾調(diào)用優(yōu)化。

Q1：什么是尾調(diào)用慰于？

尾調(diào)用（Tail Call）：某個(gè)函數(shù)的最后一步僅僅只是調(diào)用了一個(gè)函數(shù)（可以是自身钮科，可以是另一個(gè)函數(shù)）。

提醒：注意 “僅僅” 兩個(gè)字东囚。

尾調(diào)用例子：

// 尾調(diào)用：
- (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {

    /*  Some codes... */

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

    if (num > 0) {
        return [self funcB:num];//!< 尾調(diào)用->函數(shù)funcB
    }    

    return [self funcC:num];//!< 尾調(diào)用->函數(shù)funcC
}

正例解釋：funcA的最后一步僅僅調(diào)用了另一個(gè)函數(shù)跺嗽。不論是調(diào)用funcA、funcB還是funcC都屬于尾調(diào)用页藻。_{（不論調(diào)用函數(shù)的位置在哪桨嫁，只要最后一步僅僅調(diào)用一個(gè)函數(shù)就行）}

反例：不是尾調(diào)用的例子

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

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

    return num;//!< 不是尾調(diào)用->最后一步是返回一個(gè)值，而不是調(diào)用一個(gè)函數(shù)
}

反例解釋：不是尾調(diào)用份帐。因?yàn)樽詈笠徊绞欠祷匾粋€(gè)值璃吧，而不是僅僅調(diào)用一個(gè)函數(shù)

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

    return [self funcB:(num)] + 1;//!< 不是尾調(diào)用->原因：最后一步不僅調(diào)用了函數(shù)還有 +1 操作
}

反例解釋：不是尾調(diào)用。因?yàn)樽詈笠徊讲粌H調(diào)用了函數(shù)還有 +1 操作

Q2：OC的尾調(diào)用優(yōu)化體現(xiàn)在哪里废境？

小編準(zhǔn)備了一個(gè)demo：通過“斷點(diǎn)”和“當(dāng)前內(nèi)存情況”查看有無尾調(diào)用優(yōu)化

場景一：無優(yōu)化 - 追加了.0不屬于尾調(diào)用

無優(yōu)化Demo效果圖：

無尾調(diào)用優(yōu)化

解釋：
這種場景下畜挨，每次函數(shù)調(diào)用一直在進(jìn)棧，不斷申請椮迹空間巴元，最后會(huì)棧溢出，最終導(dǎo)致崩潰驮宴。
空間復(fù)雜度O(n)逮刨，時(shí)間復(fù)雜度O(n)。

下面請看圖解：

場景二：有尾調(diào)用優(yōu)化

優(yōu)化Demo效果圖：

尾調(diào)用優(yōu)化

解釋：
這種場景下堵泽，每次函數(shù)調(diào)用一直在重用棧幀修己，不申請椈肿埽空間。
空間復(fù)雜度O(1)睬愤，時(shí)間復(fù)雜度O(n)片仿。

下面請看圖解：

Q3：OC是如何實(shí)現(xiàn)尾調(diào)用優(yōu)化的？

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

如果某函數(shù)的最后一項(xiàng)操作是調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)尤辱，那么就可以運(yùn)用“ 尾調(diào)用優(yōu)化 ”技術(shù)砂豌。編譯器會(huì)生成調(diào)轉(zhuǎn)至另一函數(shù)所需的指令碼，而且不會(huì)向調(diào)用堆棧中推入新的“棧幀”（frame stack）啥刻。只有當(dāng)某函數(shù)的最后一個(gè)操作僅僅是調(diào)用其他函數(shù)而不會(huì)將其返回值另作他用時(shí)奸鸯，才能執(zhí)行“ 尾調(diào)用優(yōu)化 ”。
這項(xiàng)優(yōu)化對(duì)objc_msgSend非常關(guān)鍵可帽，如果不這么做的話，那么每次調(diào)用Objective-C方法之前窗怒，都需要為調(diào)用objc_msgSend函數(shù)準(zhǔn)備“棧幀”映跟，大家在“棧蹤跡”（stack trace）中可以看到這種“棧幀”。此外扬虚，如果不優(yōu)化努隙，還會(huì)過早地發(fā)生“棧溢出”（stack overflow）現(xiàn)象。

作者這一段概括的話辜昵，很精簡荸镊。而小編第一次看時(shí)，感覺很懵懂堪置。在這里躬存，QiShare對(duì)這段話進(jìn)行了詳細(xì)的分析：

尾調(diào)用優(yōu)化的本質(zhì)：很簡單，就是棧幀的復(fù)用舀锨。
尾調(diào)用優(yōu)化的條件有三點(diǎn)：
- 尾調(diào)用函數(shù)不需要訪問當(dāng)前棧幀中的變量岭洲。（變量可以作為形參，但是不能作為實(shí)參）
- 尾調(diào)用返回后坎匿，函數(shù)沒有語句需要執(zhí)行盾剩。（最后一步僅僅只能執(zhí)行一個(gè)函數(shù)）
- 尾調(diào)用結(jié)果就是函數(shù)的返回值。（不能有別的“附加品”替蔬，最后一步僅僅只能是執(zhí)行一個(gè)函數(shù)）
函數(shù)調(diào)用的過程：函數(shù)調(diào)用會(huì)在內(nèi)存中申請一塊“棧幀”告私，保存調(diào)用的地址和內(nèi)部變量等信息。如果函數(shù)A內(nèi)部調(diào)用函數(shù)B承桥，那么在函數(shù)A的棧幀上就會(huì)加上一個(gè)函數(shù)B的棧幀
驻粟。如果函數(shù)B再調(diào)用了函數(shù)C，那么函數(shù)A的棧幀上就會(huì)有序加上函數(shù)B和函數(shù)C的棧幀快毛。如果C運(yùn)行結(jié)束了格嗅，返回到函數(shù)B番挺，C的棧幀才會(huì)消失。

4. 尾調(diào)用優(yōu)化實(shí)現(xiàn)原理：當(dāng)函數(shù)A的最后一步僅僅是調(diào)用另一個(gè)函數(shù)B時(shí)（或者調(diào)用自身函數(shù)A）屯掖，這時(shí)玄柏，因?yàn)楹瘮?shù)A的位置信息和內(nèi)部變量已經(jīng)不會(huì)再用到了，直接把函數(shù)A的棧幀交給函數(shù)B使用贴铜。

尾調(diào)用優(yōu)化關(guān)鍵圖解：

總結(jié)：
1. 尾調(diào)用：某個(gè)函數(shù)的最后一步僅僅調(diào)用了一個(gè)函數(shù)（可以是自身粪摘，可以是另一個(gè)函數(shù)）。
2. OC的尾調(diào)用優(yōu)化的本質(zhì)是：棧幀的復(fù)用
3. 尾調(diào)用優(yōu)化實(shí)現(xiàn)原理：當(dāng)函數(shù)A的最后一步僅僅是調(diào)用另一個(gè)函數(shù)B時(shí)（或者調(diào)用自身函數(shù)A）绍坝，這時(shí)徘意，因?yàn)楹瘮?shù)A的位置信息和內(nèi)部變量已經(jīng)不會(huì)再用到了，直接把函數(shù)A的棧幀交給函數(shù)B使用轩褐。

PS：尾調(diào)用優(yōu)化在Release模式下才會(huì)有椎咧，Debug模式下沒有。

本文Demo源碼地址

iOS objc_msgSend尾調(diào)用優(yōu)化詳解