c - 嵌套范围如何影响堆栈深度？

Question

我尝试使用 MSVC 将以下 C 代码编译成带有 (CL TestFile.c/Fa/Ot) 和没有优化 (CL TestFile.c/Fa) 的程序集，结果是它们产生相同的堆栈深度。

为什么编译器知道 x、y 和 z 三个变量中的每一个都使用 8 个字节，而它知道最多将使用 16 个字节？而不是 y$1 = 4 和 z$2 = 8 难道它不能使用 y$1 = 4 和 z$2 = 4 所以 y 和 z 在堆栈上使用相同的内存没有任何问题？

int main() {
  int x = 123;
  if (x == 123) {
    int y = 321;
  }
  else {
    int z = 234;
  }
}

; Parts of the assembly code
x$ = 0
y$1 = 4
z$2 = 8
main PROC
$LN5:
  sub rsp, 24
; And so on...

Answer 1

嵌套作用域不影响堆栈深度。根据 C 标准，嵌套作用域会影响标识符的可见性，并且不会对 C 实现如何使用堆栈(如果有的话)施加任何要求。 C 标准允许 C 编译器生成任何具有相同可观察行为的代码。

对于问题中显示的程序，唯一可观察到的行为是以成功状态退出，因此一个好的编译器应该在优化时生成一个最小程序。例如，GCC 10.2 for x86-64 generates just an xor and a ret :

main:
        xor     eax, eax
        ret

Clang 11.0.1 也是如此。如果 MSVC 没有，那就是它的不足。 (不过，/Os 和 /Ot 开关可能不要求优化或不要求太多优化；它们可能只是表达了对速度或时间的偏好与其他优化开关结合使用。)

此外，一个好的编译器应该对对象的使用进行生命周期分析，构建一个图来表示节点在代码中的位置，并用值的创建或使用标记，有向边是潜在的程序控制流(或一些等效表示的源代码)。然后应生成汇编程序(或中间代码)以实现图所需的语义。如果两组源代码具有等效图，则无论是否使用嵌套范围中的定义，编译器都应为它们生成等效的汇编(或中间代码)(达到处理复杂图的某种合理能力)。