为什么 GCC 为不同范围的本地联合分配单独的堆栈空间？

Question

考虑以下代码：

#include <stdlib.h>

#ifndef TRY
#define TRY struct
#endif

TRY testme
{
  int one;
  int two;
  char three;
  int four;
};

int
main (void)
{
  {
    volatile TRY testme one;

    one.one = 2;
    one.three = 7;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 3;
  }

  {
    volatile TRY testme one;

    one.one = 4;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 5;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 6;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 6;
  }

  return EXIT_SUCCESS;
}

按原样编译为 x86 是（意思是 testme 是一个结构），编译器分配给 main 的堆栈大小是 16 字节。

$ gcc -g -O2 test.c -o test 
$ objdump -d ./test | ./checkstack.pl i386 | grep main
16 main

但是，使用定义为 union 的 TRY 编译（意味着 testme 是一个 union），编译器为 main 分配的堆栈大小为 32 字节：

$ gcc -DTRY=union -g -O2 test.c -o test 
$ objdump -d ./test | ./checkstack.pl i386 | grep main

此外，在附加作用域中定义的结构/联合的任何附加实例，在使用联合时会产生更大的堆栈分配，但在用作结构时不会扩大堆栈分配。

现在，这没有意义 - 联合应该占用更少的堆栈空间，如果有的话，而不是更多，然后是具有相同字段的结构！

似乎 GCC 将联合视为同时使用，即使在不同的范围内也是如此，但对结构却不这样做。

更多说明：

1. volatile 用于阻止编译器优化分配。释放 volatile 并在不优化的情况下编译会产生相同的结果。

2. 即使 testme 是一个结构，其成员之一是联合，也会观察到相同的行为。换句话说 - 一个结构的成员之一是 GCC 的联合就足够了，可以进行单独的堆栈分配。

3. 编译器是 gcc 版本 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5)，但其他架构的其他 GCC 版本显示相同的行为。

4. checkstack.pl 只是在 objdump 输出中搜索用于分配堆栈的指令（堆栈指针的子指令）。

我的问题：

1. 为什么 GCC 会这样做？这是一个错误还是有这种行为的原因？
2. 假设这不是错误，有没有办法解决这个问题并强制 GCC 为与联合相同的结构分配堆栈。

澄清：我的问题不是为什么结构或联合的大小看起来比它的部分更大。我知道原因是填充对齐。我的问题是编译器为联合的不同实例分配多个堆栈帧，即使它们是在不同的范围内定义的，而对于具有相同字段的结构，它不应该而且确实不这样做。

谢谢！

Answer 1

显然，至少已经尝试放松 gcc 对联合的严格别名偏执狂。

您可能希望确保您编译的 gcc 源应用了此补丁或等效补丁： http://codereview.appspot.com/4444051/

Answer 2

它看起来像是填充和 Int 的基本默认大小定义的材料。

在 32 位中，内存映射将是： 一个（2 字节） 两个（2 字节） 三（1字节） （1 字节）填充 四（2 字节）

总计 - 8 个字节。

在 64 位中它将是： 一个（4 字节） 两个（4 字节） 三（1字节） （3 字节填充） 四（4 字节）

总计 - 16 个字节。

如果把“int”改成“short int”，内存看起来会不一样。