面试题：C++可变参数模板递归实例的性能优化

Question

请编写一个使用可变参数模板递归展开的函数，用于计算一系列整数的和。之后，阐述如何对这个函数进行性能优化，以避免在递归过程中产生过多的临时对象和不必要的栈开销。

Answer 1

#include <iostream>

// 递归终止模板特化
template<>
int sum() {
    return 0;
}

// 可变参数模板递归展开函数
template<typename T, typename... Args>
int sum(T first, Args... rest) {
    return first + sum(rest...);
}

性能优化

1. 尾递归优化：现代编译器通常会对尾递归进行优化，将递归转换为迭代。尾递归是指递归调用是函数的最后一个操作。上述 sum 函数就是尾递归形式，编译器可以将其优化为循环，从而避免过多的栈开销。
2. 使用 constexpr：如果计算在编译期就可以完成，将函数声明为 constexpr，这样在编译时就能得出结果，避免运行时的递归开销。例如：

template<>
constexpr int sum() {
    return 0;
}

template<typename T, typename... Args>
constexpr int sum(T first, Args... rest) {
    return first + sum(rest...);
}

3. 减少临时对象：由于这里处理的是基本类型 int，不存在构造临时对象的额外开销。但如果处理的是复杂对象，尽量使用 const 引用传递参数，避免不必要的对象拷贝。