堆栈中的内存分配答案

【问题标题】：Memory allocation in stack堆栈中的内存分配
【发布时间】：2021-04-08 01:06:29
【问题描述】：

我有以下代码：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{   
    int i, j;
    int *p = &i;    
            
    cout << "Address of i = " << &i << endl;
    cout << "Address of j = " << &j << ", which is " << &i - 1 << endl;
    cout << "Address of p = " << &p << ", which is NOT " << &j - 1 << endl;
}

我得到了以下输出（VS Code，带有 GCC）：

Address of i = 0x61fe1c
Address of j = 0x61fe18, which is 0x61fe18
Address of p = 0x61fe10, which is NOT 0x61fe14

我认为局部变量，如 int 或指针，是在堆栈中连续分配的。所以我期待

Address of i = 0x61fe1c
Address of j = 0x61fe18
Address of p = 0x61fe14

我在这里错过了什么？

编辑：我想我明白了。指针指向变量的低地址。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{   
    int i, j;
    int *p;
    int k, x;
            
    cout << "Address of i = " << &i << endl;
    cout << "Address of j = " << &j << ", which is " << &p + 1 << endl;
    cout << "Address of p = " << &p << ", which is " << &k + 1 << endl;
    cout << "Address of k = " << &k << ", which is " << &x + 1 << endl;     
}

这给了我

Address of i = 0x61fe1c
Address of j = 0x61fe18, which is 0x61fe18
Address of p = 0x61fe10, which is 0x61fe10
Address of k = 0x61fe0c, which is 0x61fe0c

正如预期的那样。

【问题讨论】：

存储变量的实际内存地址是否对您很重要？
这里有一个提示：在您的机器上，sizeof(int) == 4 和 sizeof(int*) == 8
我认为局部变量，如 int 或指针，是在堆栈中连续分配的 -- 你从哪里得到这个（错误的）信息？
我认为执行&i - 1 和&j - 1 是未定义的行为。对于手头的讨论和这个小程序可能并不重要。但不应该进入生产代码。
栈本身是连续的。但是编译器可以没有义务将你声明的变量以特定的顺序放入堆栈。

标签： c++

【解决方案1】：

您并没有真正错过任何东西，但您的期望没有什么根据。

大多数编译器通常会使用所谓的“自然对齐”，这意味着项目的大小也是其所需的对齐方式。例如，如果您分配一个 4 字节的项目，它将被分配到一个 4 的倍数的地址。同样，一个 8 字节的项目，它的地址将是 8 的倍数。

在某些情况下，对齐甚至比这更严格，因此（例如）一个 16 字节的项目可能需要与一个 32 的倍数的地址对齐。这对于“向量”类型尤其常见，它持有单个大块中的多个操作数，并同时对多个操作数进行操作（例如，Intel AVX 或 PowerPC Altivec）。

例如，如果我有类似的东西：

int main() { 
    char x;
    int y;
}

我的通常期望是在 x 和 y 之间看到 3 或 7 个未使用的字节（如果 sizeof(int) == 4 则为 3 个字节的填充，如果 sizeof(整数）== 8）。这不是严格要求的，但很常见，以至于如果它没有发生，那就有点令人惊讶了。

但不管确切的推理如何，编译器都可以在局部变量之间插入它认为合适的填充。在某些情况下（尤其是调试），他们可以/将插入额外的空间并用已知值填充它。然后在退出例程期间，他们会检查这些值是否保持不变，以合理保证您的代码没有写入不应写入的内存。

【讨论】：