是否可以在 C/C++ 中更改自动变量的分配区域？答案

【问题标题】：Is it possible to change the allocation area of automatic variables in C/C++?是否可以在 C/C++ 中更改自动变量的分配区域？
【发布时间】：2013-02-05 05:05:53
【问题描述】：

这是一个 C 和 C++ 的理论问题。

我有一个 4x4 矩阵类型，其定义非常简单：

typedef float   Matrix44[16];

我也有很多以Matrix44为参数的方法，例如：

bool matrixIsIdentity(Matrix44 m);

我还有一个自定义的内存分配方案，在堆上预分配大面积的内存，然后我手动管理预取内存上的分配。因此，我已经用我自己的实现替换/重载了malloc/new。问题是，自定义malloc 和new 本质上都返回一个指针，而不是一个对象。

通常，我会简单地执行以下操作：

   // Method 1
1] Matrix44 mat = { ... };
2] bool res = matrixIsIdentity(mat);

但是，第 1 行在堆栈上分配了mat，而不是我希望的自定义内存区域。另一种选择是：

    // Method 2
1]  Matrix44 *mmat = myMalloc(...);
1a] Matrix44 *nmat = new ...
2]  bool res = matrixIsIdentity(*mat);

这里的问题是我将不得不在我的代码中乱扔解引用运算符。现在一种选择是重写所有方法以采用Matrix44*，但是，由于这是理论上的，我想假设这不是一种选择。

因此我的问题变成了：有没有办法像 Method 1 Line 1 那样在 C 和/或 C++ 中声明一个自动变量，但让它遵循另一种分配方案（如 Method 2 Line 1）？

（我很欣赏这可能涉及与编译器相关的讨论，但我没有为此添加标签）

【问题讨论】：

请不要误会，但我当然希望这是不可能的。如果它看起来不像一个指针，它的行为就不应该像一个指针。当然，在 C++ 中，事情并不总是那么明确，呵呵。
我想这首先取决于您使用的操作系统。我想您可以摆弄链接器以重新排列内存布局。但我还不确定……
你真的不应该把Matrix44作为参数；这个很贵。将这些参数声明为const Matrix44&。这可能会降低您首先在堆上分配矩阵的愿望吗？
您可以使用对对象的引用：Matrix44 &mmat = *myMalloc(...);
@bash.d，您如何使用链接器重新安排内存布局？栈帧、栈等都内置在编译器中。当您执行 Matrix44 a; 时，编译器会在堆栈上为 a 保留空间。所有这些都是在链接之前完成的。就像 OP 一样，我很好奇这是否有技巧。标准当然没有定义堆栈...

标签： c++ c memory-management stack local-variables

【解决方案1】：

这是不可能的，自动变量是基于堆栈的。但是你可以在构造函数中做任何你想做的事情。因此，您的 Matrix44 将只是一个薄包装器，例如 Matrix44Impl 它将指向您的“自定义”内存。

【讨论】：

实际上它们被分配在自动存储中，可以是任何东西，但是是的，大多数时候都是堆栈。
@sharptooth，我很好奇大部分时间来自哪里，因为这意味着在某些情况下不使用堆栈。你知道不使用堆栈来实现这一点的编译器吗？
@thang 这取决于您对“堆栈”的定义。 C++标准或多或少要求自动变量分配在A栈上，但并不是所有硬件都有硬件栈，很多人混淆了两者。
@JamesKanze，我提出的具体问题是你知道不使用堆栈来实现这个的编译器吗？与this的意思自动变量。在标准中哪里需要在堆栈上分配自动变量？但是现在你买了它，哪个硬件没有硬件堆栈？现在有三个问题。 1. 哪个编译器不使用栈来实现自动存储？ 2. 哪种机器架构根本没有硬件堆栈？ 3. 标准中哪里要求自动变量分配到栈上？
顺便说一句，不要试图争论。我真的很想知道。

【解决方案2】：

嗯，它不是 100% 完全符合您的要求，但是如果我理解正确的话，使用参考将 看起来像您想要的，并且行为或多或少与您想要的没有区别：

Matrix44& mmat = *new Matrix44(...);   // or *myMalloc() or whatever

mmat.Rotate(45.0);
bool res = matrixIsIdentity(mat);
...
delete &mmat; // or myFree(&mmat) or something similar

注意new 上的取消引用和delete 上的地址运算符，这无疑有点奇怪，但我不明白为什么它会在语法/语义上出错。编译器也接受它就好了，它“工作”。

不过，我强烈建议不要这样做。即使它“工作”得非常好，它也是误导性的。代码应该看起来像它正在做的那样，它应该做它看起来的样子。这段代码没有。

看起来像它存在于堆栈中的东西不应该被要求（或者，甚至可能！）交给delete，并且可以说，做一些奇怪的事情的代码并不真正“工作”，即使它“工作正常”。

【讨论】：