c - 使用 GCC + ARM 减少递归期间的堆栈使用

Question

我有一个用于嵌入式 ARM 处理器的递归下降解析器(在 C + GCC 中，用于 ARM Cortex M3)。

在运行它时，我注意到它使用了大量的堆栈空间(甚至比您预期的还要多)，经过仔细检查，我发现这种情况正在发生:

extern int bar(int *p);

int foo() {
 int z = foo(); // it's an example!

 int n[100];  // stack usage
 return z+bar(n); // calling bar(n) stops n from being optimised out
}

运行arm-none-eabi-gcc -fomit-frame-pointer -S test.c的结果

foo:
    str lr, [sp, #-4]!  ; Push link register
    sub sp, sp, #412    ; Reserve space on stack, even if we don't need it now!
    bl  foo             ; Recurse
    str r0, [sp, #404]  ; Store result
    ...

因此在函数开始时，它将整个堆栈帧压入堆栈。然而，在几次迭代之后，它在堆栈中获得了大量尚未使用的内容。

理想情况下，我希望 GCC 生成:

foo:
    str lr, [sp, #-4]!  ; Push link register
    ; Don't reserve space, because we don't need it
    bl  foo             ; Recurse
    sub sp, sp, #412    ; Reserve space now
    str r0, [sp, #404]  ; Store result
    ...

(这可能不正确，但我希望你明白)

类似这样的事情可以用下面的代码实现，但它真的很讨厌(如果 GCC 内联 fooworker，它又会中断!)。一定有更好的方法吗？

int fooworker(int z) {
 int n[100];  // stack usage
 return z+bar(n); // calling bar(n) stops n from being optimised out
}


int foo() {
 return fooworker(foo());
}

那么有没有一种方法可以告诉 GCC 只在基本 block 的开头扩大堆栈，或者是否有一个“障碍”语句导致在该点添加额外的推送/弹出操作？我猜 GCC 正在使用一种 ARM 标准调用类型——但是有没有办法用另一种调用类型标记这些函数，这种调用类型对堆栈的效率更高一些，或者有没有办法重写函数，使堆栈是使用更明智一点？

请不要告诉我不要使用递归，它不是在回答问题。

Answer 1

int *n = alloca(sizeof(*n) * 100);

它很丑陋，我个人将函数分成两部分，但似乎在我的 gcc on amd64 上的所有优化级别上都能正常工作。