GCC 如何实现变长数组？

Question

GCC 如何实现可变长度数组 (VLA)？这样的数组本质上是指向alloca返回的动态分配存储的指针吗？

我能想到的另一种选择是，将这样的数组分配为函数中的最后一个变量，以便在编译时知道变量的偏移量。但是，第二个 VLA 的偏移量将在编译时再次未知。

Answer 1

好吧，根据 VLA 的限制，这些只是黑暗中的一些狂野刺，但无论如何：

VLA 不能是：

• 外部
• 结构成员
• 静态
• 未指定边界声明（保存为函数原型）

所有这些都表明 VLA 被分配在 堆栈 上，而不是堆上。所以是的，VLA 可能是分配新块时分配的最后一块堆栈内存（块在块范围中，这些是循环、函数、分支或其他）。
这也是 VLA 会增加堆栈溢出风险的原因，在某些情况下会显着增加（警告：甚至不要考虑将 VLA 与递归函数调用结合使用！）。
这也是越界访问很可能导致问题的原因：一旦块结束，任何指向 Was VLA 内存的东西都指向无效内存。
但是有利的一面：这也是为什么这些数组是线程安全的（因为线程有自己的堆栈），以及为什么它们比堆内存更快。

VLA 的大小不能是：

• extern 值
• 零或负数

extern 限制是不言而喻的，非零非负限制也是如此……但是：如果指定 VLA 大小的变量是有符号整数，例如，编译器不会产生错误：VLA 的评估和分配是在运行时完成的，而不是在编译时完成的。因此，VLA 的大小不能，也不必在编译时给定。
正如MichaelBurr 正确指出的那样，VLA 与alloca 内存非常相似，恕我直言，关键区别之一是：alloca 分配的内存从分配点开始有效，并贯穿函数的其余部分。 VLA 是块作用域的，因此一旦退出使用 VLA 的块，内存就会被释放：

void alloca_diff( void )
{
    char *alloca_c, *vla_c;
    for (int i=1;i<10;++i)
    {
        char *alloca_mem = alloca(i*sizeof(*alloca_mem));
        alloca_c = alloca_mem;//valid
        char vla_arr[i];
        vla_c = vla_arr;//invalid
    }//end of scope, VLA memory is freed
    printf("alloca: %c\n", *alloca_c);//fine
    printf("vla: %c\n\", *vla_c);//undefined behaviour... avoid!
}//end of function alloca memory is freed, irrespective of block scope

Answer 2

这是取自some GCC docs for VLA support的以下示例行的分配代码（x86 - x64 代码类似）：

char str[strlen (s1) + strlen (s2) + 1];

strlen (s1) + strlen (s2) + 1 的计算在 eax 中（GCC MinGW 4.8.1 - 无优化）：

mov edx, eax
sub edx, 1
mov DWORD PTR [ebp-12], edx
mov edx, 16
sub edx, 1
add eax, edx
mov ecx, 16
mov edx, 0
div ecx
imul    eax, eax, 16
call    ___chkstk_ms
sub esp, eax
lea eax, [esp+8]
add eax, 0
mov DWORD PTR [ebp-16], eax

所以它看起来本质上是alloca()。