可以重新分配alloca（）内存吗？

Question

所分配的内存malloc可以使用重新分配realloc。有类似的功能alloca吗？当您不希望在堆上分配内存时，并且您需要多次分配可变的堆栈内存（例如在需要动态内存但又不想动态存储的库函数中）时，重新分配堆栈内存可能很有用。在堆上分配，因为库的用户可能使用自定义堆分配策略。它看起来像这样：

int main(void) {
    float * some_mem = alloca(40 * sizeof(float));
    // do something with this memory...

    // now we need a different amount of memory, but some_mem still occupies a lot of the stack, so just reallocate it.

    // is something like this possible?
    some_mem = realloca(some_mem, 50 * sizeof(float));
}

重要的是，这一切都发生在堆栈上。问：有没有办法重新分配动态堆栈内存？

Answer 1

不：这与通常实现的堆栈不兼容。堆栈上的变量占用固定的地址范围。下一个变量紧随其后，因此没有增长空间。考虑这样的函数：

void f(int x) {
    int i;
    float *a = alloca(40 * sizeof(float));
    int k;
    …
}

函数序号之后的堆栈如下所示：

----------------+-----+-----+-----+-------------------+-----+---------------------
...             | ret | x   | i   | a                 | k   | ...                 
----------------+-----+-----+-----+-------------------+-----+---------------------
^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
previous frames                    f's frame                 free space at the top

没有增长的空间a。

我正在显示一个高度简化的示例：在现实世界中，变量最终存储在寄存器中，即使变量确实存在于堆栈中，也可以对其重新排序，等等。但是，只有一个变量可以是堆栈中最后一个有空间的变量成长。

因此，如果realloca存在，则只能将其应用于堆栈顶部的变量。（否则，它必须移动其上所有其他内容，但这将需要更新所有现有的指向这些对象的指针，通常这是不可能的。）这将是一个非常有限的机制，因此对此功能的支持必须很小的好处。支持它会产生巨大的成本，因为编译器通常可以自由地按所需顺序将它们放到堆栈上：此功能将需要一种新的机制，以使编译器知道一个特定的变量必须放在顶部。

某处的某些C实现可能具有realloca，但考虑到成本/收益比，这不太可能。

realloca如果alloca不使用堆栈分配策略，当然可以轻松实现。但是在堆栈上分配是重点alloca。如果需要可调整大小的对象，则需要带有堆接口的内存管理结构，这就是malloc目的。

实际上，库中有几种可能的动态内存管理方法。

最常见的方法是调用malloc，realloc而free当你需要他们。那就是他们的目的。

在某些环境中，支持自定义分配器很有用。你可以给图书馆的用户指针传递到的替代实现的选择malloc，realloc和free。当您要编写一个可移植的库，而该库需要由完全可移植的代码使用时，此功能很有用。但是，在大多数情况下，想要使用自定义分配器的用户可以通过链接自己的malloc朋友来实现。甚至那很少有用。

如果您需要可以在没有动态分配的环境中工作的代码（例如对安全性要求很高的环境），那么您都不应使用alloca两者。alloca比malloc它更糟糕，因为它会导致不可预知的堆栈使用情况，并可能导致根本无法检测到或仅由程序崩溃检测到的堆栈溢出。如果函数中需要可变（或大量）的临时内存，请让用户传递适当大小的缓冲区给您。

/** [documentation of the function] …
 * working_buffer must point to an array of floats of 3*n elements.
 */
void f(size_t n, float *working_buffer);

更好的是，如果您有代码大小预算，请传递数组大小并进行验证。

/** [documentation of the function] …
 * working_buffer must point to an array of floats of 3*n elements.  
 */
int f(size_t n, float *working_buffer, size_t working_buffer_length)
{
    if (working_buffer_length < 3 * n) return -EINVAL;
    …
}