为什么需要在编译时知道对象的内存配置文件以进行堆栈放置？

Question

这似乎是一个广为接受的事实，如果您使用 C++ 等语言实例化对象，则只有在编译时知道对象的大小时，它才有资格进行堆栈放置（而不是堆分配）时间。例如，固定大小的数组可以放在堆栈上，但向量的元素将放在堆上，因为在编译期间最终大小是未知的。

为什么会这样？为什么不能通过移动堆栈指针在运行时动态分配堆栈 space？

编辑：为了清楚起见，这里有一个例子：在一个函数的中间，你计算了一个非常量整数。如果要创建此大小的数组，则必须在堆上进行分配，因为编译时不知道数组的大小。但是为什么不能在创建的时候直接把数组放在栈顶呢？

Answer 1

考虑这段代码：

void extend(std::vector<int>& v, int val) {
    int w = abs(val);
    v.push(w)
}

std::vector<int> v(10);
extend(v, 3);

如果v的内容在栈上，它不会是连续的，因为在v[9]和新压入的v[10]之间还有其他东西。更糟糕的是，如果强制操作，那么 v[10] 几乎肯定会覆盖一些东西。

Answer 2

您可以使用 gcc 的函数 alloca() 和 Microsoft 编译器的函数 _alloca() 和 _malloca() 来完成。

看起来如下：

void allocatesArray(int i)
{
    char *ray = reinterpret_cast<char*>(alloca(i));
    // 'i' bytes of memory allocated, returns void * 

    ray[0] = 'a';
    // space freed, pointer invalidated
}

请注意，这不是一个很好的做法，因为在堆栈溢出的情况下存在未定义的行为。

Answer 3

除非您位于堆栈的最顶部，否则您无法执行的操作是调整大小，因为您无法移动整个堆栈。如果您有一些可能以任何方式改变大小的数据结构，则您不能在当前范围内使用非常量上下文的任何函数调用中使用它。

如果您只是将此视为一种可能的优化方法，clang 已经在适用时进行了所谓的 "heap elision" 以进行此类优化。

为什么需要在编译时知道对象的内存配置文件以进行堆栈放置？

Why does object's memory profile need to be known at compile-time for stack placement?

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