gcc如何确定基于C的函数将使用的堆栈大小？

Question

我用C编程语言编写程序，并使用objdump将可执行文件转换为asm文件。 我不知道gcc如何确定函数将使用的堆栈大小？

    int a()
    {
         int temp[1024 * 1024];
         temp[0] = 1;
         return temp[0];
    }

这只是问题解释，忽略它是天真的。 gcc是否会为函数a分配1024 * 1024字节的空间？

如果函数有点复杂，有时会有很多局部变量，编译器如何确定堆栈大小？

Answer 1

首先，至少在没有优化的情况下，GCC将发出代码，在调用堆栈上分配1024 * 1024个int （不是字节;通常int是4个字节，因为sizeof(int)==4 ）（即4Mbytes！）。 这可能太多了，由于堆栈溢出 ，您可能会遇到分段错误 。 另请参见setrlimit（2）和execve（2）系统调用。

某些版本的GCC能够优化您的代码。 在Linux / Debian / Sid / x86-64上， gcc-4.8 -O3 -fverbose-asm -S stonestrong.c命令（实际上使用GCC 4.8.2）能够优化您的代码：

    .globl  a
    .type   a, @function
a:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    movl    $1, %eax    #,
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
.size   a, .-a

因此，在您的特定情况下，使用-O3优化时根本不需要堆栈帧。

编译器使用非常复杂的优化算法确定堆栈大小和布局 。 每个函数通常都有自己的堆栈框架。 当编译器进行优化时，调用帧的给定槽可能用于多个源代码变量，并且给定的源变量可能不需要任何堆栈槽（因为它可以保存在寄存器中），或者可能使用其中的几个（一个用于块的插槽，另一个用于另一个插槽等）。

您可能希望通过将-fdump-tree-all （将数百个文件转储！）传递给您的gcc命令来探索GCC使用的各种内部表示（特别是-fdump-tree-all ）。 您可能希望使用MELT扩展GCC（通过添加新的通行证）或检查内部表示。

某些变量或某些中间值甚至不保留在堆栈中，而只保留在寄存器中。 编译器在寄存器分配上努力工作（优化时）（这是一个有自己专家的难题）。 另请参见本 。

用C（或C ++）编码时的一般经验法则是避免使用过大的调用帧 ; 通常，您希望本地变量最多消耗不超过几千字节。

程序优化可能非常困难; 然而，目前的编译器非常擅长优化 ，如上所述。 使用GCC，您需要明确启用优化（例如，使用-O2或-O3和许多其他标志）。 GCC拥有超过一千万行源代码，其中一半是中端优化（不依赖于源语言或目标处理器）。

Answer 2

gcc如何确定基于C的函数将使用的堆栈大小？

它通过查看所用变量的大小并添加它们来实现。 （作为第一个近似值，无论如何。出于性能和正确性的原因，对齐和填充以及可能添加到分配量中的任何其他内容。）

gcc是否会为函数a分配1024 * 1024字节的空间？

如果你告诉它这样做（你禁用优化），它很可能会。 （不是1024 * 1024字节，而是1024 * 1024 * sizeof(int)字节。至少。）但是你可以继续编译它并查看生成的程序集。

但是你的函数非常简单，它的行为很容易理解，所以我希望任何像样的编译器都能优化数组声明。 （但是，请再看一下它输出的实际装配。它可能因版本而异，有标志，有平台等）

如果函数有点复杂，有时会有很多局部变量，编译器如何确定堆栈大小？

功能的复杂性无关紧要。 如果它太复杂，那么编译器可能会做较少的优化。 但它绝对可以通过 - 添加所有变量的大小来计算必要内存的上限。