如果变量离开作用域，为什么 C 不递减堆栈指针？

Question

#include <stdio.h>
void main() {
    {
        int x;
        printf("%p\n", &x);
    }
    {
        int x;
        printf("%p\n", &x);
    }
}

我认为运行它会输出相同的内容两次。当它声明第一个变量时，它递增堆栈指针，但随后离开作用域，因此它递减它，然后第二次重复该过程，因此 int x 将在堆栈上占据相同的内存位置次。

但事实并非如此。堆栈指针不会递减，并且 int x 在两种情况下都占据堆栈中的不同位置。事实上，第一个 int x 仍然可以访问，即使它的范围已经消失。

#include <stdio.h>
void main() {
    {
        int x = 10;
        printf("%p\n", &x);
    }
    {
        int x = 25;
        printf("%p\n", &x);
    }
    {
        int x = 71;
        printf("%p\n", &x);

        int *p = &x;
        printf("%i %i %i\n", *(p + 2), *(p + 1), *p);
    }
}

这是为什么？我误会了什么？

Answer 1

C 标准甚至没有提到堆栈。编译器可以在不需要时自由优化变量。 C 标准中绝对没有任何内容暗示打印输出不应该相等或不相等。

在我的计算机上，这通过根据优化级别提供不同的输出来体现：

$ gcc c.c

/tmp$ ./a.out 
0x7ffd8733c3ac
0x7ffd8733c3a8

/tmp$ gcc c.c -O3

/tmp$ ./a.out 
0x7fff4e91544c
0x7fff4e91544c

In fact, the first "int x" is still reachable even though its scope is gone.

访问超出范围的变量会导致未定义的行为，这意味着任何事情都可能发生。这包括程序按预期运行的情况。

这是您的第二个代码段经过不同优化后的输出：

/tmp$ ./a.out 
0x7ffd4df94864
0x7ffd4df94860
0x7ffd4df9485c
10 25 71

/tmp$ gcc c.c -O3

/tmp$ ./a.out 
0x7ffc30b4e44c
0x7ffc30b4e44c
0x7ffc30b4e44c
0 0 71

当您根据优化级别获得不同的行为时，这几乎是 100% 的迹象表明您的程序存在导致未定义行为的问题。您在编译器中遇到错误的可能性非常非常小。除了这两个原因，我想不出其他原因。

Answer 2

作为实际问题，当堆栈确实存在时（正如 Broman 的回答所指出的，不需要堆栈存在，尽管需要支持递归) 编译器通常会生成仅在函数进入时调整堆栈指针一次的代码，并在函数退出时再次调整一次，即使函数中有 sub-scopes 限制单个变量的生命周期。

如果您习惯于手工编写汇编语言，这可能看起来很奇怪。最基本的原因是，它意味着每个驻留在堆栈上的变量在整个函数中都有一个 "stack slot" 和一个 固定位置 ，这为编译器提供了最大的灵活性移动机器指令以进行优化。

如果变量离开作用域，为什么 C 不递减堆栈指针？

Why does C not decrement the stack pointer if a variable leaves the scope?

c

stack-pointer