可以使用变量来定义c中堆栈上数组的大小吗？

Question

我有一种情况，我希望我的程序读取一些数字，这些数字将定义二维数组（用作矩阵）的大小。我最初认为这样做的唯一方法是使用malloc 调用将数组放在堆上，如下所示：

matrixElement* matrix = malloc(sizeof(matrixElement) * numRows * numCols);

其中 numCols 和 numRows 是之前读入的整数，matrixElement 是一些任意类型。我的理由是简单地写：

matrixElement matrix[numRows][numCols];

不起作用，因为编译器无法知道要为函数调用分配多少堆栈空间。事实证明我错了，因为下面的代码编译并运行：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int x, y;
    scanf("%d", &x);
    scanf("%d", &y);

    double arr[x][y];

    printf("Made an array of size %d by %d, total memory %fKb\n", 
            sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), 
            sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]),
            (float) sizeof(arr) / 1024.0f);

    return 0;
}

为 x 和 y 输入足够大的数字后，这最终会产生段错误，但我也很惊讶我可以用这段代码创建一个 1000x1000 的数组。

谁能解释这里发生了什么？

编译器是否只是为数组分配了一堆空间，即使它不知道将使用多少？

这种行为是由 ANSI C 指定的，还是只是 gcc 自己在做的事情？

Answer 1

此功能是在 C99 中添加的。数组在堆栈上的分配方式与调用alloca() 时的方式类似。可能会有一些细微的差别；检查您的编译器文档以获取信息。

GCC documentation 有对其实现的描述。

Answer 2

C99 添加了对可变长度数组（有时称为“VLA”）的支持。在 C99 之前，许多 C 编译器也支持此功能。许多人还支持“alloca”函数，它做同样的事情，虽然方式不太方便。

典型的实现会分配“正确”的空间量。本质上，堆栈指针只是根据可变长度数组的大小进行调整。需要做一些额外的记录以确保堆栈指针在返回时“弹出”正确的数量，并且在正确的偏移量处访问放置在堆栈上的自动变量。

Answer 3

您应该对您可以在块的中间声明您的arr 数组这一事实感到惊讶，因为您对其变量指定的大小感到惊讶。两者都是 C99 语言规范的新特性。一段时间以来，GCC 编译器都支持两者作为 C89/90 的扩展。但在“经典”ANSI C（即 C89/90）中两者都不合法。

如果您在 C89/90 模式下编译代码（这是 GCC 的默认模式），那么您确实在处理 GCC 自行执行的操作。如果您在-std=c99 模式下编译您的代码，那么您正在处理[相对] 新的标准语言功能。