在编译时避免使用可变长度的堆栈数组

Question

我已经实现了一个需要一些临时堆栈空间的函数，其数量取决于其中一个输入。这有点像可变长度的堆栈内存分配，这并不总是被认为是一个好主意（例如，它不是C90或C ++的一部分，并且在该上下文中，仅通过扩展在gcc中可用）。但是，我的情况略有不同：我确实知道在编译时我将最终分配多少字节，这只是对于这个函数的几个不同调用它是不同的，洒在我的代码库周围。

C99似乎没问题，但这不是例如Visual Studio实现，因此我在Windows上运行的CI失败。

看来我有几个选择，其中没有一个是好的。我希望这个问题要么让我相信其中一个，要么提供一个更惯用的选择。

• 根据我作为参数传递的编译时常量，在函数调用之外分配堆栈空间，然后传递指针。
• 把我的功能变成一个宏。
• 将我的函数转换为包装器宏，然后分配堆栈空间并将其传递给“真实”函数（基本上组合1和2）。
• 不知何故说服Visual Studio这很好（relevant NMakefile）。

这里的目标不仅是获得有效且合理的性能，而且还具有可读性和清洁性，因为它与项目的上下文强烈对齐。我应该注意堆上的分配也不是一个选项。

我怎样才能最好地解决这个问题？

如果你更喜欢动手，现实世界的背景，here's a Github comment where I describe my specific instance of this problem。

Answer 1

您可以尝试同时提供：

module.h中

// Helper macro for calculating correct buffer size
#define CALC_SIZE(quantity)  (/* expands to integer constant expression */)

// C90 compatible function
void func(uint8_t * data, int quantity);

// Optional function for newer compilers
// uses CALC_SIZE internally for simpler API similarly to 'userFunc' below
#if NOT_ANCIENT_COMPILER
void funcVLA(int quantity);
#endif

user.c的

#include "module.h"
void userFunc(void) {
    uint8_t buffer[CALC_SIZE(MY_QUANTITY)];
    func(buffer, MY_QUANTITY);
}

Answer 2

显然MSVC确实处理C99复合文字（§6.5.2.5），因此您可以将堆栈分配的数组直接传递给被调用函数作为附加参数。您可能希望使用宏来简化调用语法。

这是一个例子：

/* Function which needs two temporary arrays. Both arrays and the size
 * are passed as arguments
 */
int process(const char* data, size_t n_elems, char* stack, int* height) {
  /* do the work */
}

/* To call the function with n_elems known at compile-time */
int result = process(data, N, (char[N]){0}, (int[N]){0});

/* Or you might use a macro like this: */
#define process_FIXED(D, N) (process(D, N, (char[N]){0}, (int[N]){0})))
int result = process_FIXED(data, N);

process函数不需要知道如何分配临时值;调用者也可以malloc数组（并在调用后释放它们）或使用VLA或alloca进行堆栈分配。

初始化复合文字。但是它们不能太大，否则你冒着堆栈溢出的风险，所以开销不应该过大。但那是你的电话。请注意，在C中，初始化列表不能为空，尽管GCC似乎接受(char[N]){}而没有抱怨。 MSVC抱怨，或者至少我找到的在线编译器抱怨。