Question

我正在从事一个物联网项目，其中内存管理很重要。

我遇到了堆栈使用问题：如果直接将返回结构的函数（或语句表达式或Lambda）作为另一个函数的参数调用，则会在堆栈上添加新结构，并且不会重用内存。

下面的示例代码在堆栈中添加了4种结构

struct TestStruct
{
    uint32_t field1;
    uint32_t field2;
    uint32_t field3;
    uint32_t field4;
} ;

struct TestStruct initStructure(uint32_t f1, uint32_t f2, uint32_t f3, uint32_t f4)
{
    struct TestStruct myStruct;
    myStruct.field1 = f1;
    myStruct.field2 = f2;
    myStruct.field3 = f3;
    myStruct.field4 = f4;
    return myStruct;
}

void doStuff(struct TestStruct myStruct)
{
    printf("f1 = %d, f2 = %d, f3 = %d, f4 = %d", myStruct.field1, myStruct.field2, myStruct.field3, myStruct.field4);
}

int main(void)
{
    doStuff(initStructure(1,2,3,4));
    doStuff(initStructure(11,22,33,44));
    doStuff(initStructure(11,12,13,14));
    doStuff(initStructure(21,22,23,24));
}

我会认为，由于结构的行为就像在单独范围内的自动临时变量一样，因此内存将被重用。在每个函数调用周围添加作用域不会执行任何操作，因此在您输入主函数时，结构会保留在堆栈中。

我正在使用ARM GCC，并且-fstack-reuse = all和-Os，-Og，-O1，-O2会发生这种情况。有没有办法强迫这些变量重用堆栈？

谢谢

更新：碰巧的是，我们的工作环境已设置为无论如何都使用-x c++，这是导致堆栈问题的原因。看来c ++ 14和c ++ 17在堆栈重用方面并不是很积极，这对我们来说是个问题。

另一点是，上面的代码的行为确实与我在环境中所解释的相同，但不是在干净的环境中。要观察堆栈问题，可以initStructure函数进行如下修改：

struct TestStruct initStructure(uint32_t f1, uint32_t f2, uint32_t f3, uint32_t f4)
{
    struct TestStruct myStruct;
    myStruct.field1 = f1;
    myStruct.field2 = f2;
    myStruct.field3 = f3;
    myStruct.field4 = f4;

    printf("Temporary address %x", &myStruct);
    return myStruct;
}

在没有-x c++的情况下，堆栈可以重用，但是堆栈没有被重用。

为什么c ++无法重用堆栈？我们在编译时使用了一些非常有趣的字符串计算，这在C语言中是不可用的，因此对我们而言，同时进行字符串处理和内存优化非常重要。

Answer 1

也许您的代码应该看起来像这样。通过指针传递结构，这样，您无需将所有结构都复制到堆栈中，而仅将其地址复制到堆栈中。就您而言，当您调用doStuff(initStructure(1,2,3,4))时，堆栈中同时具有3个复制的结构。函数initStructure()在堆栈中为2个结构保留了内存，因为您将其返回类型声明为结构，并且在函数内部创建了另一个局部结构。函数doStuff在堆栈中为您传递给它的参数分配1个结构。由于不需要通过调用函数在堆栈上分配那么多的内存，因此按指针传递在性能上也将是最佳的。

typedef struct 
{
    uint32_t field1;
    uint32_t field2;
    uint32_t field3;
    uint32_t field4;
}TestStruct;

TestStruct myStruct;

void initStructure(uint32_t f1, uint32_t f2, uint32_t f3, uint32_t f4, TestStruct* myStruct)
{
    //struct TestStruct myStruct;
    myStruct->field1 = f1;
    myStruct->field2 = f2;
    myStruct->field3 = f3;
    myStruct->field4 = f4;
    //return &myStruct;
}

void doStuff(TestStruct* myStruct)
{
    printf("f1 = %d, f2 = %d, f3 = %d, f4 = %d", myStruct->field1, myStruct->field2, myStruct->field3, myStruct->field4);
}

int main(void)
{
    initStructure(1,2,3,6,&myStruct);
    doStuff(&myStruct);
}

函数调用中的堆栈使用情况和堆栈重用

1 个答案: