我们知道,递归算法可以很优雅简洁地解决一些复杂问题。其缺点在于,递归嵌套太深会导致栈溢出(stack overflow, 也是一个很出名的网站)
我们用例子看一下递归和栈溢出,以下代码用递归函数计算1~1000累加:
def addN(n): # python语言
if n == 1:
return 1
return n + addN(n - 1)
n = 1000
res = addN(n)
执行程序会报以下错误:
RecursionError: maximum recursion depth exceeded in comparison
这里还没有发生栈溢出,而是递归深度超过了python限定值,那么我们用下面代码改下限定值,代码能正常执行:
import sys
sys.setrecursionlimit(100000) # 将递归深度阈值设定为10万
但当我们将n值设置为10000时,代码执行还是会报错,此时报的是stack overflow, 原因是系统的堆栈容量有限。 那为什么递归算法这么消耗堆栈呢?
这是因为:在计算机系统里,一个函数调用另一个函数(call)一般就会消耗堆栈,递归算法中函数嵌套调用自身,导致堆栈不断生长最后溢出。
从汇编来看,一个call调用包含两个指令,先是将当前程序指针(eip)入栈,然后将被调用函数的入口地址存入程序指针;被调函数执行的最后一步
是return, return对应的汇编指令就是将call时压入堆栈的地址出栈送给程序指针(eip), 具体的汇编语句如下:
call 0x12345
pushl %eip //将当前程序指针存入堆栈
movl $0x12345, %eip //将被调用函数的入口地址传给程序指针,使程序执行跳转到被调用函数
ret //对应函数中的return语句
popl %eip //将先前保存的程序指针恢复,使程序继续在主函数上执行
由此函数调用栈的原理就很简单清楚了,也就很容易明白递归算法是怎么吃掉大量堆栈的。
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