Почему рекурсивная версия этой функции работает быстрее?

Вот простой класс для перебора многомерного числового диапазона:

#include <array>
#include <limits>

template <int N>
class NumericRange
{
public:
  //  typedef std::vector<double>::const_iterator const_iterator;
  NumericRange() {
    _lower.fill(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
    _upper.fill(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
    _delta.fill(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
  }
  NumericRange(const std::array<double, N> & lower, const std::array<double, N> & upper, const std::array<double, N> & delta):
    _lower(lower), _upper(upper), _delta(delta) {
    _state.fill(std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
    _next_index_to_advance = 0;
  }

  const std::array<double, N> & get_state() const {
    return _state;
  }

  void start() {
    _state = _lower;
  }

  bool in_range(int index_to_advance = N-1) const {
    return ( _state[ index_to_advance ] - _upper[ index_to_advance ] ) < _delta[ index_to_advance ];
  }

  void advance(int index_to_advance = 0) {
    _state[ index_to_advance ] += _delta[ index_to_advance ];
    if ( ! in_range(index_to_advance) ) {
      if (index_to_advance < N-1) {
    // restart index_to_advance
    _state[index_to_advance] = _lower[index_to_advance];

    // carry
    index_to_advance;
    advance(index_to_advance+1);
      }
    }
  }

private:
  std::array<double, N> _lower, _upper, _delta, _state;
  int _next_index_to_advance;
};

int main() {
  std::array<double, 7> lower{0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0};
  std::array<double, 7> upper{1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
  std::array<double, 7> delta{0.03, 0.06, 0.03, 0.06, 0.03, 0.06, 0.03};

  NumericRange<7> nr(lower, upper, delta);
  int c = 0;
  for (nr.start(); nr.in_range(); nr.advance()) {
    const std::array<double, 7> & st = nr.get_state();
    ++c;
  }
  std::cout << "took " << c << " steps" << std::endl;

  return 0;
}

Когда я заменяю функцию advanceнерекурсивным вариантом, время выполнения увеличивает:

void advance(int index_to_advance = 0) {
  bool carry;
  do {
    carry = false;
    _state[ index_to_advance ] += _delta[ index_to_advance ];
    if ( ! in_range(index_to_advance) ) {
      if (index_to_advance < N-1) {
    // restart index_to_advance
    _state[index_to_advance] = _lower[index_to_advance];

    // carry
    ++index_to_advance;
    carry = true;
    //    advance(index_to_advance);
      }
    }
  } while (carry);
}

Время выполнения было взято с использованием пользовательского времени unix с помощью команды time. Код был скомпилирован с использованием gcc-4.7 с опциями -std=c++11 -O3(но я думаю, что он должен работать с c++0xна gcc-4.6). Рекурсивная версия заняла 13 секунд, а итеративная — 30 секунд. Оба требуют одинакового количества вызовов advanceдля завершения (и если вы напечатаете массив nr.get_state()внутри массива for(ns.start()...) цикл, оба делают одно и то же).

Это забавная загадка! Помогите мне понять, почему рекурсия будет более эффективной/оптимизируемой.

7
задан user 4 June 2012 в 03:21
поделиться