使用花括号从堆栈中删除分配

Question

假设我在一种方法中有很多堆栈分配。

如果我在一组代码中添加花括号，分配的对象会在超出范围时从堆栈中弹出，还是需要在释放内存之前退出方法？

我还应该补充一点，这是在 MFC 应用程序中完成的。

void LongMethod()
{
    {
        struct someLargeStruct;
        // Do a lot of work and allocations.
    }

    {
        struct anotherLargeStruct;
        // more work here.
    }   
}

Answer 1

只是为了进一步澄清这一点 - 是的，标准要求在块范围的末尾释放自动存储，请参阅[basic.stc.auto]/1：

显式声明register 或未显式声明static 或extern 的块范围变量具有自动存储持续时间。这些实体的存储将持续到创建它们的块退出。

但是，编译器只需要实现程序的可观察行为 (the as-if rule)：

...需要实现来模拟（仅）抽象机器的可观察行为...

由于标准将自动存储视为无限，并且没有其他方法可以观察堆栈使用情况，因此根据 as-if 规则，符合标准的编译器没有义务严格在每个范围的末尾准确释放内存。

我们确实观察到 GCC、clang 和 MSVC 更喜欢在函数启动时分配堆栈空间并在函数退出时取消分配。尽管至少它们似乎在不同的块作用域之间重用了内存：

int do_something_with(int*);
int do_something_with(long long*);

void do_something()
{
    {
        int x[100];
        do_something_with(x);
    }
    {
        long long y[100];
        do_something_with(y);
    }
}

分配的堆栈帧：800 bytes（x 和 y 共享相同的空间）：

do_something():
        sub     rsp, 808
        mov     rdi, rsp
        call    do_something_with(int*)
        mov     rdi, rsp
        call    do_something_with(long long*)
        add     rsp, 808
        ret

如果没有块作用域，行为会发生轻微变化，我们观察到不再有内存重用：

int do_something_with(int*);
int do_something_with(long long*);

void do_something()
{
    int x[100];
    do_something_with(x);
    long long y[100];
    do_something_with(y);
}

分配的堆栈帧：1200 bytes (x + y)：

do_something():
        sub     rsp, 1208
        mov     rdi, rsp
        call    do_something_with(int*)
        lea     rdi, [rsp+400]
        call    do_something_with(long long*)
        add     rsp, 1208
        ret

总而言之，是的，块作用域有一些影响，但不要指望它与这些作用域完全对齐。

在递归函数中尤其令人烦恼 (example)：

int do_something_with(long long*);
int bar();

void foo()
{
    {
        if (bar())
            foo(); // don't count on this being efficient
    }
    {
        long long y[10000];
        do_something_with(y);
    }
}

因此，将大量堆栈用户隔离到单独的函数中会更安全。

Answer 2

C++ 中没有stack（至少，不是你想的那样，有std::stack 容器适配器，但完全不同）。

但是，有一个自动存储，它通常在堆栈上实现，但可能不是（例如，它可能在寄存器中）。

但是，对于自动存储，

对象的存储空间在开始时分配 封闭代码块并在最后释放。所有本地对象 有这个存储持续时间，除了那些声明为静态、外部或 thread_local。

(https://en.cppreference.com/w/cpp/language/storage_duration)

这意味着如果编译器决定使用堆栈来存储变量，它应该知道它们的存储在封闭块的末尾结束。尽管此时编译器没有义务减少堆栈指针，但如果不这样做，将是一个严重的实现质量问题。