是否需要从堆栈中分配 C 可变长度数组？

Posted 2023-02-14

【中文标题】是否需要从堆栈中分配 C 可变长度数组？

【英文标题】：Is it required that a C Variable Length Array is allocated from the stack?

【发布时间】：2016-01-06 08:16:12

【问题描述】：

从我们的嵌入式系统代码中删除所有对 malloc 和 calloc 的调用后，我惊讶地发现 malloc 仍在链接中。调用图将我指向一个没有显式 *alloc 调用的函数，并且不调用任何可能分配的库函数，例如strdup。 我必须查看生成的程序集才能意识到这是由于包含 VLA 的内联函数造成的。

我认为 VLA 必须是堆栈分配的。这个编译器坏了吗？

【问题讨论】：

与程序的堆栈大小相比，分配的 VLA 有多大？

在这种情况下，大小参数是uint8_t，所以最坏的情况是 256 字节，大约是堆栈的 1/5。

如果没有堆栈溢出的机会（我的意思是真正的 :-)，为什么不使用最坏的情况，即一些 char arr[256] 而不是 VLA？

我确实把它改成了固定的。问题的重点是揭穿commonassumptionthat VLAs arealways stack。

【参考方案1】：

没有要求从堆栈中分配 VLA（语言标准甚至没有提到堆栈或堆）。唯一的要求如下：

6.2.4 对象的存储时长 ... 7 对于这种具有可变长度数组类型的对象，它的生命周期从 对象的声明直到程序执行离开了范围 声明。³⁵⁾ 如果递归输入范围，则创建对象的新实例 每一次。对象的初始值是不确定的。

---

^{35) 离开包含声明的最里面的块，或跳转到该块中的某个点或 声明之前的嵌入块，离开声明的范围。}

鉴于此，从堆栈分配是有意义的，但是对于 非常大 的对象，这可能是不可能的，并且可以从堆或其他一些内存段中分配这样的对象。簿记取决于实施。

【讨论】：

如果您通过制作一个太大的 VLA 或一系列函数调用中的一系列 VLA 超出了它们的堆栈大小限制，大多数实际实现只会出错。仅当您知道大小会受到限制时才使用 VLA，即使在非叶函数中也要小心。 允许通过单独分配 VLA 将您从自己手中拯救出来，但不是必须的。

【参考方案2】：

不，它们不必进行堆栈分配。如果您希望它在堆栈上，我会使用 alloca。

来源1：https://***.com/a/2035292/283342

其次，VLA 通常分配在堆栈上，但由于它的可变大小，通常情况下它在内存中的确切位置在编译时是未知的。出于这个原因，底层实现通常必须将其实现为指向内存块的指针。这引入了一些额外的内存开销（对于指针），由于上述原因，这又是完全无关紧要的。这也带来了轻微的性能开销，因为我们必须读取指针值才能找到实际的数组。这与访问 malloc-ed 数组时的开销相同（而不是使用命名的 compile-time-sized 数组）。

来源 2：https://en.wikipedia.org/wiki/Variable-length_array

一种语言对 VLA 的支持可能隐藏的一个问题是底层内存分配问题：在堆和堆栈之间有明显区别的环境中，可能不清楚其中哪一个（如果有的话）将存储 VLA。