C ++：函数变量声明，它在内部如何工作？

Question

这一直困扰着我很长一段时间：让我说我有一个功能：

void test(){
    int t1, t2, t3;
    int t4 = 0;
    int bigvar[10000];
    // do something
}

计算机如何处理变量的内存分配？

我一直认为变量空间保存在计算机将读取的.exe中，这是正确的吗？ 但据我所知， bigvar数组在.exe中没有占用10000个int元素空间，因为它未初始化。 那么当我调用函数时，它的内存分配如何工作？

Answer 1

这些局部变量通常使用处理器的堆栈来实现 。 这意味着编译器唯一需要做的就是计算每个变量的大小，并将它们加在一起。 总和是在函数入口处更改堆栈指针的数量，并在退出时更改回来。 然后访问每个变量，并将其相对偏移量放入堆栈中的该内存块。

在Linux中编译时，您的代码在x86汇编程序中看起来像这样：

test:
        pushl   %ebp
        movl    %esp, %ebp
        subl    $40016, %esp
        movl    $0, -4(%ebp)
        leave
        ret

在上面，常量$ 40016是四个32位int t1, t2, t3和t4所需的空间，而剩余的40000个字节占10000个元素阵列bigvar 。

Answer 2

除了一些笔记之外，我不能对已经说过的内容添加太多内容。 实际上，您可以将局部变量放入可执行文件中，并将它们分配到数据段（并初始化）而不是堆栈段。 为此，请将它们声明为static 。 但是，然后函数的所有调用将共享相同的变量，而在堆栈中，每次调用都会创建一组新的变量。 当多个线程同时调用函数或者有递归时（试图想象），这会导致很多麻烦。 这就是为什么大多数语言都使用堆栈作为局部变量而很少使用static原因。

Answer 3

在一些旧的编译器上，我遇到了静态分配数组的行为。 这意味着它在加载程序时为它留出内存，并在此之后使用该空间。 这种行为是不安全的（参见谢尔盖的答案），我也不希望根据标准允许它，但我在野外遇到过它。 （我对它的编译器没有记忆。）

在大多数情况下，局部变量保留在堆栈中，以及返回地址和所有其他内容。 这意味着未初始化的值可能包含敏感信息。 根据unwind的回答，这也包括数组。

另一个有效的实现是在堆栈上找到的变量是一个指针，并且编译器在引擎盖下进行分配和释放（可能是以异常安全的方式）。 这将节省堆栈空间（必须在程序启动之前分配，并且不能轻易地扩展到x86架构），并且对于C标准VLA（可变长度数组，又名穷人std :: vector）也非常有用。