堆栈内存消耗如何计算？

Question

我需要计算我的程序的堆栈内存消耗。 gcc 的-fstack-usage 仅计算函数的堆栈使用情况，但据我了解，该函数中不包含额外的函数调用。

void test1(){
    uint32_t stackmemory[100];
    function1();                    //needs aditional stack, say 200 Bytes
    uint32_t stackmemory2[100];
}

void test2(){
    uint32_t stackmemory[100];
    uint32_t stackmemory2[100];
    function1();                   //needs additional stack, say 200 Bytes
}

哪个 test() 函数使用更少的堆栈？我会说 test1()，因为在 function1() 调用之后堆栈被释放。还是这取决于优化级别 -Os/-O2 ...？

编译器是否在 test1() 中为它的所有静态变量分配内存，一旦输入函数？还是到达该行时分配stackmemory2[100]？

Answer 1

通常，您需要将调用图信息与-fstack-usage 生成的.su 文件结合起来，以从特定函数开始找到最深的堆栈使用情况。从main() 或线程入口点开始，将为您提供该线程的最坏情况。

使用来自here 的 Perl 脚本，已按照 here 的讨论为您完成了创建此类工具的工作。

ARM 的 armcc 编译器（在 Keil ARM-MDK 中使用）具有此功能 built-in，并且可以在链接映射中包含详细的堆栈分析，包括最坏情况的调用路径和非确定性堆栈使用的警告（例如由于递归）。

根据我观察多个编译器行为的经验，通常为函数的生命周期定义堆栈帧，而不管声明的变量的生命周期和范围如何。所以这种情况下的两个版本不会有区别。如果不声明它们volatile，优化器可能会在任何情况下删除这两个数组。但是，您不应该依赖在这方面的任何观察结果是通用的 - 它是实现而不是语言定义。

Answer 2

哪个 test() 函数使用更少的堆栈？我会说 test1()，因为 function1() 调用后释放堆栈。还是这取决于 优化级别 -Os/-O2...？

它们在堆栈上分配完全相同的内存。并且恰好在同一时刻:)

test1:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 800 <- on stack allocation
        mov     eax, 0
        call    function1
        nop
        leave
        ret
test2:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 800 <- on stack allocation
        mov     eax, 0
        call    function1
        nop
        leave
        ret

唯一的区别是优化开启时未使用的变量将被完全删除。

编译器是否在 test1() 中为其所有静态分配内存 变量

您的示例中没有任何静态变量，只有自动变量

静态变量不会在堆栈上分配，因为它们在函数调用之间保持其值。

godbolt.org/z/j9-VQq