与普通递归相比，尾部递归非常快。它很快，因为祖先调用的输出不会写入堆栈以保持跟踪。但在正常递归中，所有祖先调用堆栈中的输出以保持跟踪。

如果每个递归情况仅由对函数本身的调用组成，并且可能具有不同的参数，则函数是尾部递归的。或者，尾部递归是没有待定工作的递归。注意，这是一个与编程语言无关的概念。

考虑定义如下的函数：

g(a, b, n) = a * b^n

一种可能的尾部递归公式是：

g(a, b, n) | n is zero = a
           | n is odd  = g(a*b, b,   n-1)
           | otherwise = g(a,   b*b, n/2)

如果您检查g（…）的每一个涉及递归情况的RHS，您会发现整个RHS都是对g（……）的调用，仅此而已。这个定义是尾部递归的。

作为比较，非尾部递归公式可能是：

g'(a, b, n) = a * f(b, n)
f(b, n) | n is zero = 1
        | n is odd  = f(b, n-1) * b
        | otherwise = f(b, n/2) ^ 2

f（…）中的每个递归情况都有一些需要在递归调用之后进行的未决工作。

注意，当我们从“g”到“g”时，我们充分利用了关联性（和交换性）乘法。这并不是偶然的，在大多数需要将递归转换为尾递归的情况下，都会利用这些财产：如果我们想急切地做一些工作，而不是让它等待，我们必须使用关联性之类的东西来证明答案是一样的。

尾部递归调用可以通过向后跳转来实现，而不是使用堆栈进行常规递归调用。注意，检测尾部呼叫或发出向后跳转通常很简单。然而，通常很难重新排列参数，以便向后跳转。由于此优化不是免费的，语言实现可以选择不实现此优化，或者通过使用“tailcall”指令标记递归调用和/或选择更高的优化设置来要求选择加入。

然而，某些语言（例如Scheme）确实需要所有实现来优化尾部递归函数，甚至可能需要所有尾部位置的调用。

在大多数命令式语言中，向后跳转通常被抽象为（while）循环，而尾部递归在优化为向后跳转时，与循环同构。

这里有一个例子，而不是用文字来解释。这是阶乘函数的Scheme版本：

(define (factorial x)
  (if (= x 0) 1
      (* x (factorial (- x 1)))))

下面是一个阶乘的尾部递归版本：

(define factorial
  (letrec ((fact (lambda (x accum)
                   (if (= x 0) accum
                       (fact (- x 1) (* accum x))))))
    (lambda (x)
      (fact x 1))))

在第一个版本中，您会注意到对事实的递归调用被馈送到乘法表达式中，因此在进行递归调用时，状态必须保存在堆栈中。在尾部递归版本中，没有其他S表达式等待递归调用的值，并且由于没有进一步的工作要做，状态不必保存在堆栈上。通常，Scheme尾部递归函数使用常数堆栈空间。

尾部递归是函数调用的递归函数自身位于函数的末尾（“尾部”），其中没有计算在递归调用返回后完成。许多编译器优化以将递归调用更改为尾部递归调用或迭代调用。

考虑计算一个数的阶乘的问题。

一种简单的方法是：

  factorial(n):

    if n==0 then 1

    else n*factorial(n-1)

假设你调用阶乘（4）。递归树为：

       factorial(4)
       /        \
      4      factorial(3)
     /             \
    3          factorial(2)
   /                  \
  2                factorial(1)
 /                       \
1                       factorial(0)
                            \
                             1    

上述情况下的最大递归深度为O（n）。

但是，请考虑以下示例：

factAux(m,n):
if n==0  then m;
else     factAux(m*n,n-1);

factTail(n):
   return factAux(1,n);

factTail（4）的递归树为：

factTail(4)
   |
factAux(1,4)
   |
factAux(4,3)
   |
factAux(12,2)
   |
factAux(24,1)
   |
factAux(24,0)
   |
  24

这里，最大递归深度是O（n），但没有一个调用向堆栈添加任何额外变量。因此编译器可以取消堆栈。

在传统递归中，典型的模型是首先执行递归调用，然后获取递归调用的返回值并计算结果。通过这种方式，在每次递归调用返回之前，您不会得到计算结果。

在尾部递归中，首先执行计算，然后执行递归调用，将当前步骤的结果传递给下一个递归步骤。这导致最后一条语句的形式为（return（递归函数参数））。基本上，任何给定递归步骤的返回值都与下一个递归调用的返回值相同。

这样做的结果是，一旦准备好执行下一个递归步骤，就不再需要当前堆栈帧。这允许进行一些优化。事实上，使用一个适当编写的编译器，您永远不应该有带有尾部递归调用的堆栈溢出窃笑。只需在下一个递归步骤中重用当前堆栈帧。我很确定Lisp会这么做。

这里是前面提到的tailrecsum函数的Perl 5版本。

sub tail_rec_sum($;$){
  my( $x,$running_total ) = (@_,0);

  return $running_total unless $x;

  @_ = ($x-1,$running_total+$x);
  goto &tail_rec_sum; # throw away current stack frame
}