C99 在运行时如何计算可变长度数组的大小？

Question

在 C89 中，数组的长度在编译时是已知的。但是在 C99 中，对于可变长度数组，数组的长度在运行之前可能是未知的。

那么它是如何计算出来的呢？

为什么不能以同样的方式计算动态分配数组的长度？

Answer 1

VLA 和您通过指针变量持有的malloced 数组（除了位于内存的不同部分）之间的区别在于编译器在编译时知道第一个是数组。它可以与 VLA 一起在某个地方保存大小信息，所以基本上这是某种隐藏变量。根据您对该变量的使用情况，例如，如果您使用sizeof，或者如果您通过A[i][j] 之类的东西索引二维VLA，那么编译器可以决定是否真的需要该隐藏变量，如果不需要，优化一下。

Answer 2

来自 ISO/IEC 9899:TC3 第 6.7.5.2 节：数组声明符

具有可变修改类型的普通标识符（如 6.2.3 中定义）应具有 块范围，没有链接或函数原型范围。如果声明了标识符 为静态存储时长的对象，不能为变长数组类型。

VLA 的大小只是sizeof(vla_element_type) * vla_length。由于 VLA 只能在块内定义，its length must be either a local variable or a function parameter，在访问 vla 时编译器可以访问该块。 （由于vla的长度和vla本身属于同一个栈帧）。

Here is an example:

int main(int argc, char* argv[])
{
  int m;
  scanf("%d\n", &m);
  int a[m];

  printf("%d\n", sizeof(a));

  return 0;
}

用clang -o test.ll -O2 -emit-llvm -S test.c编译，生成的IR如下图：

define i32 @main(i32 %argc, i8** nocapture %argv) nounwind {
entry:
  // Allocate space on stack for m
  %m = alloca i32, align 4  

  // call scanf
  %call = call i32 (i8*, ...)* @__isoc99_scanf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32* %m) nounwind  

  // %0 now contains the value of m
  %0 = load i32* %m, align 4, !tbaa !0

  // %1 is m << 2, which is m * sizeof(int)
  %1 = shl nuw i32 %0, 2  

  // call printf, output m * sizeof(int) to screen.
  %call1 = call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %1) nounwind  

  // DONE.
  ret i32 0
}