gcc 奇怪的 -O0 代码生成。简单的 malloc。指向多维数组的指针

Question

非常简单的代码：

void *allocateMemory5DArray(size_t x, size_t y, size_t z, size_t q, size_t r)
{
    int (*array)[x][y][z][q][r];

    array = malloc(sizeof(*array));
    return array;
}

-O0gcc需要 296 字节的堆栈，生成的代码长度 > 180 行。任何人都可以解释其背后的原理吗？

其他编译器（除了 clang）也会生成奇怪的代码，但不像gcc:)

https://godbolt.org/z/1zx4YE

Answer 1

这种行为也发生在 VLA 中，Clang 也生成比 GCC 更短的代码。

虽然GCC生成的代码较长，-O0拥有最快的编译时间（显然这是最快的GCC），汇编代码不优化，但我们并没有要求这一点。当 时-O1，GCC 通过优化牺牲了时间，生成的代码与 clang 非常相似。

Clang 和 GCC 在 VLA 方面存在差异。第一个不支持结构中的VLA，原因：

• 实施起来很棘手
• 扩展名完全没有记录
• 扩展似乎很少使用

Clang 对 C-99 VLA 很满意，但仅此而已。GCC 4.1（考虑到 GCC 4.5 对 C99 “基本上完全支持”）生成了类似的（小）尺寸：

   ...
    mov     %rax, QWORD PTR [%rbp-56]
    mov     %rdx, QWORD PTR [%rbp-48]
    mov     %rcx, QWORD PTR [%rbp-40]
    mov     %rsi, QWORD PTR [%rbp-32]
    mov     %rdi, QWORD PTR [%rbp-24]
    ...

但是，在 GCC 4.8 中，代码变得更大。GCC 4.8文件没有说明有关 VLA 的任何更改，考虑到生成的代码中的明显差异，这很奇怪。

GCC 中 C99 功能的状态表明存在与 VLA 相关的“GCC 4.5 中修复的各种极端情况”。但是，4.5 更新日志什么也没说。令人惊讶的是，汇编在 4.4 中略有不同，但在 4.5 中没有。

看起来 Clang 关于结构中 VLA 的原因非常准确，在某些情况下，它们可能会扩展到整个 VLA 功能。

这种不良行为是众所周知的。Linux 的内核以性能的名义摆脱了它们：

   Buffer allocation |  Encoding throughput (Mbit/s)
 ---------------------------------------------------
  on-stack, VLA      |   3988
  on-stack, fixed    |   4494
  kmalloc            |   1967

这对 CLang 建设者来说也是个好消息。