Question

我正在阅读有关内存分配和激活记录的内容。我有些疑惑。任何人都能明白以下吗？

A）。我的第一个疑问是＆＃34;是否在C＆＃34; 中的堆栈或堆上创建了激活记录？

B）。这些是我所指的摘要中的几行： - ＆gt;

即使堆栈区域的内存是在运行时创建的 - 内存量（激活记录大小）在编译时确定时间。静态和全局内存区域是确定的编译时间这是二进制文件的一部分。在运行时，我们无法改变这一点。只要内存区域可供进程在运行时更改是堆。编译时编译器只保留堆栈空间激活记录。这仅用于（在实际内存中分配）在程序运行期间。只有DATA段的程序部分像静态一样变量，字符串文字等在编译期间分配。对于堆区域，在运行时也确定要分配的内存量时间。

任何人都可以详细说明这些内容，因为我无法理解任何内容吗？我相信对我来说非常需要解释。

Answer 1

理论上，C99（或C11）兼容的实现（例如，C编译器和C标准库实现）甚至不需要（在所有情况下）call stack。例如，可以想象一个完整的程序编译器（特别是对于独立的C实现），它将分析整个程序并确定不需要堆栈帧（例如，每个局部变量可以静态分配，或者适合寄存器）。或者可以想象一个实现将调用帧分配为continuation帧（可能在编译器进行CPS转换之后）其他地方（例如在某些“堆”中），使用与Appel旧书中描述的技术类似的技术Compiling with Continuations（描述SML / NJ编译器）。

^{（请记住，编程语言是规范 - 不是某些软件 - 通常用英语编写，可能还有一些技术报告或标准文档中的附加形式化.AFAIK，C99或者C11标准甚至没有提到任何堆栈或激活记录。但是在实践中，大多数C实现都是由编译器和标准库实现组成的。）}

实际上，分配记录是调用框架（对于C，它们是同义词;事情对于嵌套函数更复杂）并且在我知道的所有合理C实现上的硬件辅助调用堆栈上分配。在Z/Architecture上没有硬件堆栈指针寄存器，因此它是约定（专用某些寄存器来扮演堆栈指针的角色）。

所以先查看call stack wikipage 。它有一个很好的图片漂亮的图片。

是否在堆栈或堆上创建激活记录

在练习中，他们（激活记录）是call stack上的呼叫帧（在calling conventions和ABI之后分配）。当然，编译器在编译时计算调用帧的布局，插槽使用和大小。

在 practice 中，局部变量可能对应于调用帧内的某个槽。但有时，编译器会将其仅保留在寄存器中，或者重用相同的时隙（在调用帧中具有固定的偏移量）用于各种用途，例如：对于不同块中的几个局部变量等。

但大多数C编译器都是optimizing compilers。他们能够inline一个函数，或者有时对它做tail call（然后调用者的调用框被重用为被调用者调用框或被覆盖的调用框），所以详细信息更复杂。

另请参阅关于复古的这个How was C ported to architectures that had no hardware stack?问题。

Answer 2

在C中（鉴于它几乎普遍实现*）激活记录与堆栈帧完全相同，它与相同>调用框架。它们总是在堆栈上创建。

堆栈段是进程获得的内存区域＆＃34;免费＆＃34;从OS创建时。它不需要free或RSP。在x86上，机器寄存器（例如int my_func() { int x = 123; int y = 234; int z = 345; ... return 1; }）指向段的末尾，堆栈帧/激活记录/调用帧被分配＆＃34;通过递减该寄存器中的指针来分配多少字节。 E.g：

my_func:
    ; "allocate" 24 bytes of stack space
    sub  rsp, 24     
    ; Initialize the allocated stack memory
    mov  [rsp], 345      ; z = 345
    mov  [rsp+8], 234    ; y = 234
    mov  [rsp+16], 134   ; x = 123
    ...
    ; "free" the allocated stack space
    add  rsp, 24
    ; return 1
    mov  rax, 1
    ret

一个未优化的C编译器可以生成汇编代码，用于将这三个变量保存在堆栈帧中，如下所示：

File->New Project->Cross-Platform->Blank App (Xamarin.Forms Portable)

在其他上下文和语言中，激活记录可以以不同方式实现。例如，使用链接列表。但由于语言是C而且语境是低级编程，所以我认为讨论它是有用的。

Answer 3

作为一个快速回答，我甚至不知道激活记录是什么。报价的其余部分英语很差，很容易产生误导。

老实说，抽象是在谈论绝对，而在现实中，确实根本没有绝对。你确实在编译时定义了一个主堆栈，是的（虽然你也可以在运行时创建很多堆栈）。

是的，当您想要分配内存时，通常会创建一个指针来存储该信息，但您放置的位置完全取决于您。它可以是堆栈，它可以是全局内存，也可以是来自另一个分配的堆，或者你可以泄漏内存而不是将它存储在任何地方，如果你愿意的话。也许这就是激活记录的含义？

或许，这意味着当在内存中的某个地方创建动态内存时，必须有某种信息来跟踪已使用和未使用的内存。对于许多分配器，这是存储在已分配内存中某处的指针列表，但其他分配器将其存储在不同的内存中，有些甚至可以将其放在堆栈中。这一切都取决于内存系统的需求。

最后，从中分配动态内存的情况也会有所不同。它可以来自对OS的调用，但在某些情况下，它也可以叠加到现有的全局（甚至堆栈）内存中 - 这在嵌入式编程中并不罕见。

正如您所看到的，这个摘要甚至不像动态内存所代表的那样。

其他信息：

许多人都在跳过我，说'C'在标准中没有堆叠。正确。也就是说，有多少人真正用C编码而没有一个？我暂时不管它。

定义的内存，就像你所说的那样，是在函数内声明的'static'关键字或在函数外声明的任何变量，在它前面没有'extern'关键字。这是编译器知道的内存，可以在没有任何其他帮助的情况下保留空间。

分配的内存 - 不是一个好词，因为定义的内存也可以被认为是已分配的。相反，使用术语动态内存。这是您在运行时从堆分配的内存。一个例子：

char *foo;
int my_value;

int main(void)
{
    foo = malloc(10 * sizeof(char));
    // Do stuff with foo
    free(foo);
    return 0;
}

正如您所说的那样，

foo被“定义”为指针。如果没有其他任何东西，它只会保留那么多内存，但是当在main（）中到达malloc时，它现在也指向至少10个字节的动态内存。一旦达到空闲状态，该内存现在可供程序用于其他用途。它的分配大小是“动态的”。将其与my_value进行比较，int总是context的大小，而不是其他任何内容。

是否在C中的堆栈或堆上创建激活记录？

3 个答案: