在 C 函数中延迟创建自动变量答案

【问题标题】：Lazy creation of auto variables inside C function在 C 函数中延迟创建自动变量
【发布时间】：2016-02-12 18:51:17
【问题描述】：

我对这样的 C 代码很好奇：

void test(int y){
   if (y) {
      int x = 1;
      printf("Test: %d", x + y);
   }
   // other important code (don`t use x var)
}

x 变量的必要性取决于y。例如：如果我们调用test(0)，我们不需要为x变量分配空间，因为test(1)调用x变量必须存在于内存中。

现代编译器是否使用这种技术？

【问题讨论】：

不一定。只是为了限制范围。
@SouravGhosh 即使我经常调用这个函数（当 y = 0 时）？
也许有一些类似于likely, unlikely 的编译器提示？
编译器将做什么，将随着优化级别的不同而有很大差异（当然还有编译器），请参阅this godbolt 并将-O0 更改为-O3跨度>
@kirugan 没有什么可以确定的！！ :)

标签： c memory assembly compiler-optimization dynamic-allocation

【解决方案1】：

编译器更可能的优化是

void test(int y){
   if (y) {
      printf("Test: %d", 1 + y);
   }
   // other important code (don`t use x var)
}

那么在这两种情况下我们都不需要x。

【讨论】：

【解决方案2】：

正如 Sourav Ghosh 所说，“没有什么可以确定的！”但是，让我给出一些编译器可能使用的可能性。

首先，从句法上讲，块中的变量仅在块内是已知的。在块之外，编译器（语言）已经忘记了它。所以你可以使用这个块构造来拥有一个临时变量。

编译器能做什么？

可能编译器会计算所有块的最大存储量（即在函数入口（函数范围）时声明的自动变量加上最大块的大小，加上最大嵌套块的大小，......等等.) 并在堆栈上分配该数量。当一个块退出时，编译器知道它的变量不再存在，并且可以为任何后续块重新使用该空间（在堆栈上）。在 Fortran 中，这称为覆盖，类似于 C 中的联合。

同样可能，编译器可能会在进入块时在堆栈上分配新空间（例如sub sp, 12），并在离开块时释放它（例如add sp, 12）。

可能还有其他我不知道的策略。

【讨论】：

此外，在函数执行期间，自动变量可能不会留在堆栈帧中的相同位置。如果变量的值发生变化，编译器可能会决定将值保留在其他位置，并将旧的存储位置用于其他位置。它只需要在有东西指向它时将其固定。
@Sourav-Ghosh，哎呀...对不起，更正了拼写。

【解决方案3】：

编译器所做的将根据优化级别而有所不同，但人们会期望在最高优化级别上，现代编译器会在寄存器中完成所有操作，x 被常量折叠起来，因为它是常量1，我们可以看到来自this godbolt session gcc 就是这样做的：

test:
    testl   %edi, %edi
    jne .L4
    rep ret
.L4:
    leal    1(%rdi), %esi
    xorl    %eax, %eax
    movl    $.LC0, %edi
    jmp printf

在最低优化级别，我们不期望有什么聪明之处，在这种情况下，gcc 分配给x 和y，而不检查x 是否真的需要：

subq    $32, %rsp

【讨论】：