Передача по ссылке препятствует gcc от устранения хвостового вызова

Увидеть BlendingTable::create а также BlendingTable::print, Оба имеют одинаковую форму рекурсии хвоста, но пока create будет оптимизирован как цикл, print не будет и вызывает переполнение стека.

Перейдите вниз, чтобы увидеть исправление, которое я получил из подсказки одного из разработчиков gcc в моем отчете об ошибке этой проблемы.

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <array>
#include <limits>

class System {
public:
template<typename T, typename... Ts>
static void print(const T& t, const Ts&... ts) {
std::cout << t << std::flush;
print(ts...);
}

static void print() {}

template<typename... Ts>
static void printLine(const Ts&... ts) {
print(ts..., '\n');
}
};

template<typename T, int dimension = 1>
class Array {
private:
std::unique_ptr<T[]> pointer;
std::array<int, dimension> sizes;
int realSize;

public:
Array() {}

template<typename... Ns>
Array(Ns... ns):
realSize(1) {
checkArguments(ns...);
create(1, ns...);
}

private:
template<typename... Ns>
static void checkArguments(Ns...) {
static_assert(sizeof...(Ns) == dimension, "dimension mismatch");
}

template<typename... Ns>
void create(int d, int n, Ns... ns) {
realSize *= n;
sizes[d - 1] = n;
create(d + 1, ns...);
}

void create(int) {
pointer = std::unique_ptr<T[]>(new T[realSize]);
}

int computeSubSize(int d) const {
if (d == dimension) {
return 1;
}
return sizes[d] * computeSubSize(d + 1);
}

template<typename... Ns>
int getIndex(int d, int n, Ns... ns) const {
return n * computeSubSize(d) + getIndex(d + 1, ns...);
}

int getIndex(int) const {
return 0;
}

public:
template<typename... Ns>
T& operator()(Ns... ns) const {
checkArguments(ns...);
return pointer[getIndex(1, ns...)];
}

int getSize(int d = 1) const {
return sizes[d - 1];
}
};

class BlendingTable : public Array<unsigned char, 3> {
private:
enum {
SIZE = 0x100,
FF = SIZE - 1,
};

public:
BlendingTable():
Array<unsigned char, 3>(SIZE, SIZE, SIZE) {
static_assert(std::numeric_limits<unsigned char>::max() == FF, "unsupported byte format");
create(FF, FF, FF);
}

private:
void create(int dst, int src, int a) {
(*this)(dst, src, a) = (src * a + dst * (FF - a)) / FF;
if (a > 0) {
create(dst, src, a - 1);
} else if (src > 0) {
create(dst, src - 1, FF);
} else if (dst > 0) {
create(dst - 1, FF, FF);
} else {
return;
}
}

void print(int dst, int src, int a) const {
System::print(static_cast<int>((*this)(FF - dst, FF - src, FF - a)), ' ');
if (a > 0) {
print(dst, src, a - 1);
} else if (src > 0) {
print(dst, src - 1, FF);
} else if (dst > 0) {
print(dst - 1, FF, FF);
} else {
System::printLine();
return;
}
}

public:
void print() const {
print(FF, FF, FF);
}
};

int main() {
BlendingTable().print();
return EXIT_SUCCESS;
}

Изменение определения класса System от

class System {
public:
template<typename T, typename... Ts>
static void print(const T& t, const Ts&... ts) {
std::cout << t << std::flush;
print(ts...);
}

static void print() {}

template<typename... Ts>
static void printLine(const Ts&... ts) {
print(ts..., '\n');
}
};

в

class System {
public:
template<typename T, typename... Ts>
static void print(T t, Ts... ts) {
std::cout << t << std::flush;
print(ts...);
}

static void print() {}

template<typename... Ts>
static void printLine(Ts... ts) {
print(ts..., '\n');
}
};

волшебным образом позволяет gcc устранить хвостовые вызовы.

Почему «передача аргументов функции по ссылке» имеет такое большое значение в поведении gcc? Семантически они оба выглядят одинаково для меня в этом случае.