Question

在C ++中，局部变量总是在堆栈上分配。堆栈是应用程序可以占用的允许内存的一部分。该内存保存在RAM中（如果没有换成磁盘）。现在，C ++编译器是否总是创建在堆栈中存储局部变量的汇编程序代码？

例如，使用以下简单代码：

int foo( int n ) {
   return ++n;
}

在MIPS汇编程序代码中，这可能如下所示：

foo:
addi $v0, $a0, 1
jr $ra

正如您所看到的，我根本不需要使用堆栈。 C ++编译器会识别出来并直接使用CPU的寄存器吗？

编辑：哇，非常感谢您几乎立即和广泛的答案！ foo的函数体当然应该是return ++n;，而不是return n++;。：）

Answer 1

是。没有规则“变量总是在堆栈上分配”。 C ++标准没有说明堆栈。它不假设堆栈存在，或存在寄存器。它只是说代码应该如何表现，而不是如何实现。

编译器只在必要时将变量存储在堆栈中 - 例如，当它们必须通过函数调用时，或者如果你试图获取它们的地址。

编译器不是傻瓜。 ;）

Answer 2

免责声明：我不知道MIPS，但我确实知道一些x86，我认为原则应该是一样的..

在通常的函数调用约定中，编译器会将n的值推送到堆栈以将其传递给函数foo。但是，您可以使用fastcall约定来告诉gcc通过寄存器传递值。（MSVC也有这个选项，但我不确定它的语法是什么。）

test.cpp:

int foo1 (int n) { return ++n; }
int foo2 (int n) __attribute__((fastcall));
int foo2 (int n) {
    return ++n;
}

使用g++ -O3 -fomit-frame-pointer -c test.cpp对上述内容进行编译，我得到的是foo1：

mov eax,DWORD PTR [esp+0x4]
add eax,0x1
ret

如您所见，它从堆栈中读取值。

这里是foo2：

lea eax,[ecx+0x1]
ret

现在它直接从寄存器中获取值。

当然，如果你内联函数，编译器将在你的大函数体中做一个简单的添加，无论你指定的调用约定如何。但是当你无法将其内联时，就会发生这种情况。

免责声明2：我并不是说你应该不断猜测编译器。在大多数情况下，这可能是不实际和必要的。但不要以为它会产生完美的代码。

编辑1：如果您正在讨论普通局部变量（不是函数参数），那么是的，编译器会在它认为合适的情况下将它们分配到寄存器或堆栈中。

编辑2：看来调用约定是特定于体系结构的，MIPS将传递堆栈中的前四个参数，正如Richard Pennington在他的回答中所述。因此，在您的情况下，您不必指定额外属性（实际上是x86特定属性。）

Answer 3

是的，一个好的，优化的C / C ++将优化它。甚至 MUCH 更多：See here: Felix von Leitners Compiler Survey。

普通的C / C ++编译器无论如何都不会将每个变量放在堆栈上。 foo()函数的问题可能是变量可以通过堆栈传递给函数（系统的ABI（硬件/操作系统）定义了）。

使用C的register关键字，您可以为编译器提供提示，将变量存储在寄存器中可能会更好。样品：

register int x = 10;

但请记住：编译器可以自由地将x存储在寄存器中，如果它想要的话！

Answer 4

答案是肯定的，也许吧。它取决于编译器，优化级别和目标处理器。

对于mips，前四个参数（如果很小）在寄存器中传递，返回值在寄存器中返回。因此，您的示例无需在堆栈上分配任何内容。

实际上，真相比小说更奇怪。在您的情况下，参数返回不变：返回的值是++运算符之前的n：

foo:
    .frame  $sp,0,$ra
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0

    addu    $2, $zero, $4
    jr      $ra
    nop

Answer 5

由于您的示例foo函数是一个标识函数（它只返回它的参数），我的C ++编译器（VS 2008）完全删除了这个函数调用。如果我将其更改为：

int foo( int n ) {
   return ++n;
}

编译器使用

进行内联

lea edx, [eax+1]

Answer 6

是，寄存器用于C ++。 MDR（存储器数据寄存器）包含被提取和存储的数据。例如，为了检索单元格123的内容，我们将值123（以二进制形式）加载到MAR中并执行获取操作。当操作完成时，单元123的内容的副本将在MDR中。为了将值98存储到单元格4中，我们将4加载到MAR中，将98加载到MDR中并执行存储。当操作完成时，通过丢弃之前的任何内容，单元4的内容将被设置为98。数据＆amp;地址寄存器与它们一起工作以实现此目的在C ++中，当我们使用值初始化var或询问其值时，会发生相同的现象。

而且，还有一件事，现代编译器也执行寄存器分配，这比内存分配更快。

C ++ CPU寄存器用法

6 个答案: