テールコール最適化とRAII共存可能？

Question

仕様でテールコールの最適化を行っている真のRAII言語は考えられませんが、実装固有の最適化として多くのC++実装で可能です。

これが行うこれらの実装のための質問を提起：再帰呼び出しをしなければならないことを、別ガベージコレクションルーチンによってないデストラクタが自動変数のスコープの終わりに呼び出されることを考えると、それはTCOの制約に違反しません関数の最後にある最後の命令ですか？例えば

： -

#include <iostream> 

class test_object { 
public: 
    test_object() { std::cout << "Constructing...\n"; } 
    ~test_object() { std::cout << "Destructing...\n"; } 
}; 

void test_function(int count); 

int main() 
{ 
    test_function(999); 
} 

void test_function(int count) 
{ 
    if (!count) return; 
    test_object obj; 
    test_function(count - 1); 
} 

その後、999回を書かれ、されるだろう "...の構築" "消滅..." 別の999倍。結局のところ、999 test_objectインスタンスはアンワインドする前に自動的に割り当てられます。しかし、実装にTCOがあると仮定すると、1000のスタックフレームが存在するのでしょうか？

再帰呼び出し後のデストラクタは、デファクトTCO実装要件と衝突しますか？

Answer 1

TCOに対してはRAIのように見えるでしょう。しかし、コンパイラが "それを取り除く"ことができる方法は数多くあることに留意してください。

デストラクタが簡単で、デフォルトのデストラクタ（コンパイラ生成）であり、すべてのサブオブジェクトが些細なデストラクタでもある場合、デストラクタは事実上存在しません（常に最適化された）。その場合、通常通りにTCOを実行することができます。

次に、デストラクタをインライン化することができます（コードは関数のように呼び出されるのではなく、関数に直接渡されます）。その場合、return文の後に "クリーンアップ"コードがあるだけです。コンパイラは、最終結果が同じであるかどうかを判断できる場合（「if-if」ルール）、再順序付けによってより良いコードが得られる場合（一般的にはそうする）、操作を並べ替えることができます。 TCOは、ほとんどのコンパイラで適用されている考慮事項の1つであると想定します（つまり、コードがTCOに適したものになるように並べ替えることができれば、それが実行されます）。

コンパイラがそれ自身でそれを行うのに十分にスマートにできない場合の残りの場合は、プログラマの責任となります。この自動デストラクタ呼び出しが存在するため、テールコール後にTCOを禁止するクリーンアップコードをプログラマが見るのが少し難しくなりますが、プログラマがテールコールを作成する能力の点で違いはありませんTCOの候補として機能します。たとえば：

void RAII_recursion(int a) { 
    std::vector<int> arr(a); 
    // do some stuff with vector "arr" 
    RAII_recursion(--a); // tail-call 
}; // arr gets destroyed here, not good for TCO. 

しかし、ベクトルのデストラクタがインライン化されない限り、賢いプログラマは、まだ可能性がある、（これは動作しないことがわかります。

void nonRAII_recursion(int a) { 
    int* arr = new int[a]; 
    // do some stuff with array "arr" 
    delete[] arr; 
    nonRAII_recursion(--a); // tail-call 
}; 

さて、ナイーブRAII_recursion実装があるかもしれませんこの場合）、簡単に状況を是正することができます

void RAII_recursion(int a) { 
    { 
    std::vector<int> arr(a); 
    // do some stuff with vector "arr" 
    }; // arr gets destroyed here 
    RAII_recursion(--a); // tail-call 
}; 

をそして私はあなたがこの種ののない場合は、基本的に存在しないことを示している可能性がかなり確信していますトリックを使用してTCOを確実に適用することはできませんでした。したがって、RAIIは、TCOを適用できるかどうかを確認するのが少し難しくなります。しかし、私は、TCO対応再帰呼び出しを設計するのに十分な賢明なプログラマーは、テールコールの前に強制的に実行する必要のある「隠された」デストラクタ呼び出しを見るのに十分な立場にあると考えています。

注：このように見て、デストラクタは自動クリーンアップコードを隠します。クリーンアップコード（つまり、非自明なデストラクタ）が必要な場合は、RAIIを使用するかどうかにかかわらず（たとえばCスタイルの配列など）、必要になります。そして、TCOを可能にしたい場合は、テールコール（RAIIの有無にかかわらず）を行う前にクリーンアップを行うことが可能でなければならず、RAIIオブジェクトを強制的に破棄することは可能ですテールコールの前に（例えば、それらを余分なスコープの中に入れて）。

Answer 2

コンパイラがTCOを実行すると、デストラクタが呼び出される順序は、TCOを実行しないときに変更されます。

この並べ替えが問題ではないことがコンパイラによって証明された場合（デストラクタが自明でない場合など）、と同様にルールに従って、TCOを実行できます。しかし、あなたの例では、コンパイラはそれを証明することはできませんし、TCOをしません。