将自动变量分配给堆栈时，编译器是否按大小对它们进行分组，然后分配连续的位置？ 允许编译器将automatic variables在call stack上的位置重新排序，或者重新排列optimize使其仅保留在processor registers中

如何解决将自动变量分配给堆栈时，编译器是否按大小对它们进行分组，然后分配连续的位置？ 允许编译器将automatic variables在call stack上的位置重新排序，或者重新排列optimize使其仅保留在processor registers中

我编写了一个简单的程序来了解这一点：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
        int i = 3,*x;
        char j = 'c',*y;
        int k = 1,*z;
        x = &i;
        y = &j;
        z = &k;
        fprintf(stdout,"Address in x = %p\n",x);
        fprintf(stdout,"Address in y = %p\n",y);
        fprintf(stdout,"Address in z = %p\n",z);
        fprintf(stdout,"Subtracting x from z = %li\n",z - x);
        return 0;
}

我多次运行了该程序，并且总是得到本质上相似的输出：

Address in x = 0x7ffd7e981348
Address in y = 0x7ffd7e981347
Address in z = 0x7ffd7e98134c
Subtracting x from z = 1

...尽管，源代码在两个char j之间定义了ints i and k；对于我的系统编译器组合，始终为i和k分配了连续的内存位置，即分别4 bytes或1 * sizeof(int)。我假设编译器按type分组，并为其类型分配连续的内存位置。但是，像这样...更改源代码并向混合添加float ...

int main(void)
{
        int i = 3,*w;
        char j = 'c',*x;
        float k = 3.145,*y;
        int l = 1,*z;
        w = &i;
        x = &j;
        y = &k;
        z = &l;
        fprintf(stdout,"Address of i = %p\n",w);
        fprintf(stdout,"Address of j = %p\n","Address of k = %p\n","Address of l = %p\n","Subtracting w from z = %li\n",z - w);
        return 0;
}

输出...

Address of i = 0x7ffe256f04cc
Address of j = 0x7ffe256f04cb
Address of k = 0x7ffe256f04d0
Address of l = 0x7ffe256f04d4
Subtracting w from z = 2

...等等，编译器不是按type分组，而是按size分组。所以，我的问题是

1. 所有编译器是否总是将具有相同大小的变量组合在一起，然后在堆栈上分配它们的连续内存位置？
2. 这是否也会发生在其他存储段中的所有存储类和变量/常量中？
3. 为什么要这样做？这是某种优化吗？如果是，它如何“优化”东西？

TIA！

解决方法

您可以看到反汇编代码。那可以帮助您解决问题。

首先，函数分配给空白空间并分配值大小 如果创建3个值（x，y，z）。所以，像这样反汇编。

// create new 3 values
int x = 0
int y = 1
int z = 2

// To assembly
PUSH EBP
MOV ESP,EBP
SUB ESP,0x0C
MOV [EBP-4],0
MOV [EBP-8],1
MOV [EBP-C],2

它向您展示，为什么内存分配连续的空间。

然后优化每个编译器都不同。就像有时它删除const值，并且制定了不同的调用约定。

,

在分配（自动）变量到堆栈时，编译器是否按大小分组并分配它们的连续位置？

阅读C11标准n1570。

允许编译器将automatic variables在call stack上的位置重新排序，或者重新排列optimize使其仅保留在processor registers中。

足够聪明的编译器可能会在编译时计算w = &i;（但实际上要注意ASLR）。其他编译器可能会做一些inline expansion。阅读Dragon book和PLDI会议或ACM SIGPLAN接受的最新论文。

也尝试cross-compiling的Arduino的C代码。您可能会感到惊讶。

IIRC，GCC的某些较早版本进行了优化遍历（在足够简单的情况下）对自动变量进行了重新排序。但是请注意Rice's theorem。

如果您使用最新的GCC（在2020年10月，这意味着GCC 10），请尝试使用example.c来编译gcc -O3 -fverbose-asm -S -Wall -Wextra example.c代码，然后查看发出的example.s汇编代码

阅读this draft报告（由CHARIOT和DECODER H2020项目资助），并研究MILEPOST GCC和CTuning项目

还尝试在C代码上使用Frama-C和Clang tidy static analyzer。阅读documentation of GCC，特别是有关Invoking GCC的章节和有关Static Analyzer Options的章节。

您可以考虑研究source code的开源C编译器，例如GCC，Clang，tinycc或{{3} }。您还可以查看nwcc项目的内部。

您可以考虑编写自己的CompCert来重组局部变量（预算超过一年的工作时间）。然后，请写一篇关于它的会议论文。您可以从这样的工作中获得博士学位。

如果可以，它究竟如何“优化”东西？

详细了解GCC plugin技术和abstract interpretation应用于Robinson arithmetic的技术。许多编译器都使用其中的一些，您的GCC插件也可能会使用它们（也许通过将其耦合到某些whole program optimization上，例如2021年的proof assistant）。