如何在C99运行时计算可变长度数组的大小？

Question

在C89中,数组的长度在编译时是已知的.但是在C99中,对于可变长度数组,在运行之前,数组的长度可能是未知的.

那怎么计算呢？

为什么不能以相同的方式计算动态分配的数组的长度？

Answer 1

来自ISO/IEC 9899:TC3第6.7.5.2节:数组声明符

具有可变修改类型的普通标识符(如6.2.3中所定义)应具有块范围,无链接或函数原型范围.如果标识符被声明为具有静态存储持续时间的对象,则它不应具有可变长度数组类型.

VLA的大小很简单sizeof(vla_element_type) * vla_length.由于VLA只能在块中定义its length must be either a local variable or a function parameter,因此当访问vla时,编译器可以访问该块.(由于vla的长度和vla本身属于同一堆栈帧).

Here is an example:

int main(int argc, char* argv[])
{
  int m;
  scanf("%d\n", &m);
  int a[m];

  printf("%d\n", sizeof(a));

  return 0;
}

编译时clang -o test.ll -O2 -emit-llvm -S test.c,生成的IR如下所示:

define i32 @main(i32 %argc, i8** nocapture %argv) nounwind {
entry:
  // Allocate space on stack for m
  %m = alloca i32, align 4  

  // call scanf
  %call = call i32 (i8*, ...)* @__isoc99_scanf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32* %m) nounwind  

  // %0 now contains the value of m
  %0 = load i32* %m, align 4, !tbaa !0

  // %1 is m << 2, which is m * sizeof(int)
  %1 = shl nuw i32 %0, 2  

  // call printf, output m * sizeof(int) to screen.
  %call1 = call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i32 %1) nounwind  

  // DONE.
  ret i32 0
}

Answer 2

malloc通过指针变量保存的VLA和ed数组之间的区别(除了存在于内存的不同部分之外)是编译器在编译时知道第一个是数组.它可以在VLA的某个位置保存大小信息,所以基本上这是一些隐藏的变量.根据您对该变量的使用情况,例如,如果您使用该变量,sizeof或者您通过类似A[i][j]编译器之类的东西索引2D VLA,则可以确定是否确实需要该隐藏变量,如果不是,则优化它.