使用 GCC + ARM 减少递归期间的堆栈使用

Question

我有一个用于嵌入式 ARM 处理器的递归下降解析器（在 C + GCC 中，用于 ARM Cortex M3）。

在运行它时，我注意到它使用了大量的堆栈空间（甚至比您预期的还要多），经过仔细检查，我发现正在发生这种情况：

extern int bar(int *p);

int foo() {
 int z = foo(); // it's an example!

 int n[100];  // stack usage
 return z+bar(n); // calling bar(n) stops n from being optimised out
}

运行结果arm-none-eabi-gcc -fomit-frame-pointer -S test.c

foo:
    str lr, [sp, #-4]!  ; Push link register
    sub sp, sp, #412    ; Reserve space on stack, even if we don't need it now!
    bl  foo             ; Recurse
    str r0, [sp, #404]  ; Store result
    ...

所以在函数开始时，它将整个堆栈帧压入堆栈。然而，经过几次迭代后，堆栈中出现了大量尚未使用的东西。

理想情况下，我希望 GCC 生成：

foo:
    str lr, [sp, #-4]!  ; Push link register
    ; Don't reserve space, because we don't need it
    bl  foo             ; Recurse
    sub sp, sp, #412    ; Reserve space now
    str r0, [sp, #404]  ; Store result
    ...

（这可能是不正确的，但我希望你明白）

使用下面的代码可以实现有点像这样的事情，但它真的很讨厌（如果 GCC 内联 fooworker，它会再次中断！）。一定有更好的办法吗？

int fooworker(int z) {
 int n[100];  // stack usage
 return z+bar(n); // calling bar(n) stops n from being optimised out
}


int foo() {
 return fooworker(foo());
}

那么有没有办法告诉 GCC 只在基本块的开头扩大堆栈，或者是否有一个“障碍”语句导致在该点添加额外的推送/弹出操作？我猜 GCC 正在使用一种 ARM 标准调用类型 - 但是有没有办法用另一种调用类型来标记这些函数，这种调用类型对堆栈来说更有效，或者有没有办法重写函数使得堆栈是用得更理智一点？

请不要告诉我不要使用递归，它没有回答问题。

Answer 1

int *n = alloca(sizeof(*n) * 100);

这很难看，我个人将函数分成两部分，但似乎在我的 gcc on amd64 上的所有优化级别都有效。

Answer 2

这都容易被优化，但你也可以尝试引入一个新的范围：

extern int bar(int *p);

int foo() {
  int z = foo();

  {
    int n[100];
    return z+bar(n);
  }
}

新作用域的引入意味着n 不应该在foo() 被调用之前存在。同样，优化可以打破这一切，就像您自己的解决方案或接受的解决方案一样。