本文基于Objective-C对象的消息传递机制，详细分析OC对 objc_msgSend 的尾调用优化方式。
1. 什么是尾调用?
尾调用( TailCall)：某个函数的***一步仅仅只是调用了一个函数(可以是自身，可以是另一个函数)。 QiShare提醒：注意 “仅仅” 两个字。
尾调用例子：
- // 尾调用：
- - (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {
- /* Some codes... */
- if(num == 0) { return [self funcA:num];// 尾调用->自身 }
- if (num > 0) { return [self funcB:num];// 尾调用->函数funcB }
- return [self funcC:num];// 尾调用->函数funcC}
正例解释：funcA 的***一步仅仅调用了另一个函数。不论是调用funcA、funcB还是funcC 都属于尾调用。(不论调用函数的位置在哪，只要***一步仅仅调用一个函数就行。)
反例：不是尾调用的例子
- // 不是尾调用1：
- - (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {
- NSInteger num = [self funcB:(num)];
- return num;// 不是尾调用->***一步是返回一个值，而不是调用一个函数
- }
反例解释：不是尾调用。因为***一步是返回一个值，而不是仅仅调用一个函数。
- // 不是尾调用2：
- - (NSInteger)funcA:(NSInteger)num {
- return [self funcB:(num)] + 1;// 不是尾调用->原因：末尾有+1操作}
反例解释：不是尾调用。因为***一步不仅调用了函数还有 +1 操作。
2. OC的尾调用优化体现在哪里?
小编准备了一个Demo：通过“断点”和“当前内存情况”查看有无尾调用优化。
场景一：无优化(因为追加了.0，不属于尾调用)
无优化Demo效果图：
这种场景下，每次函数调用一直在进栈，不断申请栈空间，***会栈溢出，最终导致崩溃。 空间复杂度O(n)，时间复杂度O(n)。
图解如下：
场景二：有尾调用优化
优化Demo效果图：
这种场景下，每次函数调用一直在重用栈帧，不申请栈空间。空间复杂度O(1)，时间复杂度O(n)。
图解如下：
3. OC是如何实现尾调用优化的?
这次讨论起因于《Effective Objective-C 2.0》的原文：
| 如果某函数的***一项操作是调用另外一个函数，那么就可以运用 “尾调用优化”技术。编译器会生成调转至另一函数所需的指令码，而且不会向调用堆栈中推入新的 “栈帧”(frame stack)。只有当某函数的***一个操作仅仅是调用其他函数而 不会将其返回值另作他用时，才能执行 “尾调用优化”。
这项优化对 objc_msgSend非常关键，如果不这么做的话，那么每次调用Objective-C方法之前，都需要为调用objc_msgSend函数准备“栈帧”，大家在“栈踪迹”(stack trace)中可以看到这种“栈帧”。此外，如果不优化，还会过早地发生“栈溢出”(stack overflow)现象。 |
作者对尾调用的描述十分精简。在这里，QiShare团队对这段话进行了详细的分析：
(1)尾调用优化的本质：很简单，就是栈帧的复用。
(2)尾调用优化的条件有三点：
- 尾调用函数不需要访问当前栈帧中的变量。(变量可以作为形参，但是不能作为实参)
- 尾调用返回后，函数没有语句需要执行。(***一步仅仅只能执行一个函数)
- 尾调用结果就是函数的返回值。(不能有别的“附加品”，***一步仅仅只能是执行一个函数)
(3)函数调用的过程：函数调用会在内存中申请一块“栈帧”，保存调用的地址和内部变量等信息。如果函数A内部调用函数B，那么在函数A的栈帧上就会加上一个函数B的栈帧。如果函数B再调用了函数C，那么函数A的栈帧上就会有序加上函数B和函数C的栈帧。如果C运行结束了，返回到函数B，C的栈帧才会消失。
(4)尾调用优化实现原理：当函数A的***一步仅仅是调用另一个函数B时(或者调用自身函数A)，这时，因为函数A的位置信息和内部变量已经不会再用到了，直接把函数A的栈帧交给函数B使用。
尾调用优化关键图解：
总结：
- 尾调用：某个函数的***一步仅仅调用了一个函数(可以是自身，可以是另一个函数)。
- OC的尾调用优化的本质是：栈帧的复用
- 尾调用优化实现原理：当函数A的***一步仅仅是调用另一个函数B时(或者调用自身函数A)，这时，因为函数A的位置信息和内部变量已经不会再用到了，直接把函数A的栈帧交给函数B使用。
PS：尾调用优化在Release模式下才会有，Debug模式下没有。
源码地址： https://github.com/QiShare/QiRecursiveDemo.git
【本文是51CTO专栏机构360技术的原创文章，微信公众号“360技术（ id: qihoo_tech）”】
