为什么不能在堆栈上分配任意大小的数组？答案

【问题标题】：Why is it impossible to allocate an array of an arbitrary size on the stack?为什么不能在堆栈上分配任意大小的数组？
【发布时间】：2017-02-19 17:04:53
【问题描述】：

为什么我不能写以下内容？

char acBuf[nSize];

只是为了防止堆栈过度增长？或者是否有可能做类似的事情，如果我能确保我总是只占用几百 KB？

据我所知，std::string 使用其成员的内存来存储分配的字符串，只要它们不超过 15 个字符。只有当字符串较长时，它才会使用这块内存来存储一些堆分配内存的地址，然后再获取数据。

似乎必须在编译时 100% 确定堆栈在运行时将如何对齐。真的吗？这是为什么呢？

【问题讨论】：

是的，这是真的。 C++ 不支持 VLA。
如果您要分配给堆栈，（理论上）每个堆栈帧的所有内存都在其范围的开头分配，因此我们有动态存储，其中内存使用分配免费商店。

标签： c++ memory heap-memory dynamic-memory-allocation stack-memory

【解决方案1】：

它与防止堆栈溢出无关，您可以使用char a[SOME_LARGE_CONSTANT] 很好地溢出堆栈。在 C++ 中，数组大小必须在编译时知道，这是计算包含数组的结构的大小所需要的。

另一方面，自 C99 以来，C 就具有可变长度数组，这增加了一个异常并允许函数范围内的数组的运行时依赖大小。至于为什么 C++ 没有这个？它从未被 C++ 标准采用。

【讨论】：

但是当我遵循这个：stackoverflow.com/a/5770919/1594594 我仍然无法使用 VLA 的 :(
@Allgaeuer Microsoft Visual Studio 的 C 实现不支持 VLA。
@Allgaeuer 您的链接提到了 ANSI C，即 C90。 Microsoft 从未提供完整的 C99 实现，我认为它们仅支持 C++ 所需的子集。该答案中的最后一个链接还提到不支持 VLA。

【解决方案2】：

为什么我不能写以下内容？
char acBuf[nSize];

这些称为可变长度数组 (VLA)，不受 C++ 支持。原因是堆栈非常快，但与免费存储（用你的话来说就是堆）相比很小。这意味着在任何时候向 VLA 添加大量元素时，您的堆栈都可能会溢出，并且您会得到一个模糊的运行时异常。这也可能发生在编译时大小的堆栈数组中，但这些更容易捕获，因为程序的行为不会影响它们的大小。这意味着 x 不必在 y 之后发生以创建堆栈溢出，它就在那里。 This 更详细地报道了它。

像std::vector 这样的容器使用更大的免费存储，并且可以处理过度分配（抛出bad_alloc）。

【讨论】：

我正准备将“detail and rage”更改为“detail and range” - 但是在阅读了链接的讨论之后，没有错字纠正。 VLA 肯定会引发激烈的讨论！

【解决方案3】：

与 C 不同，C++ 不支持可变长度数组。如果需要，可以使用非标准扩展，例如 alloca 或 GNU 扩展（由 clang 和 GCC 支持）。它们有它们的注意事项，因此请务必阅读手册以确保安全使用它们。

堆栈布局主要是静态确定的原因是，生成的代码必须执行更少的计算（加法、乘法和指针取消引用）来确定数据在堆栈上的位置。偏移量可以改为硬编码到生成的机器代码中。

【讨论】：

但是当我遵循这个：stackoverflow.com/a/5770919/1594594 我仍然无法使用 VLA 的 :(

【解决方案4】：

我的建议是看看 alloca.h

   void *alloca(size_t size);

alloca() 函数在栈中分配 size 个字节的空间调用者的框架。这个临时空间会自动释放当调用 alloca() 的函数返回给它的调用者时。

【讨论】：

【解决方案5】：

我在 C++ 中看到的 VLA 的一个可能问题是类型。

char acBuf[nSize] 中的acBuf 是什么类型，或者在char acBuf[nSize][nSize] 中更糟？

template <typename T> void foo(const T&);

void foo(int n)
{
    char mat[n][n];

    foo(mat);
}

您不能通过引用来传递该数组

template <typename T, std::size_t N>
void foo_on_array(const T (&a)[N]);

【讨论】：

【解决方案6】：

您应该很高兴 C++ 标准不鼓励危险的做法（堆栈上的可变长度数组），而是鼓励不太危险的做法（可变长度数组和带有堆分配的 std::vector）。

栈上的变长数组更危险，因为：

可用堆栈空间通常为 8 MB，远小于 2 GB（或更多）的可用堆空间。
当堆栈空间耗尽时，程序会因 SIGSEGV 崩溃，需要特殊软件（例如 GNU libsigsegv）才能从这种情况中恢复。
在典型的 C++ 程序中，程序员不知道数组长度是否一定会保持在 4 MB 等限制之下。

【讨论】：

【解决方案7】：

为什么我不能写下面的？char acBuf[nSize];

你不能这样做，因为在 C++ 中，数组的长度必须在编译时知道，这是因为编译器为数组保留了指定的内存，并且在运行时不能修改它。这不是关于防止堆栈溢出，而是关于内存布局。

如果你想创建一个动态数组，你应该使用new 操作符，这样它将被存储在堆中。

char *acBuf = new char[nsize];

【讨论】：