为什么使用函数调用而不是变量地址来检测堆栈增长方向？

Question

我读到了对检测堆栈增长检测问题的不同回答，我了解到，在现代架构中，堆栈可能会随机增长，可能会在堆外创建，等等。

然而，在这个经典的面试问题中，我想了解为什么人们使用函数调用而不是比较同一函数中的 2 个局部变量。我认为这样做一定有一些特殊的原因，但我不是 C/低级开发人员 [Java:)]，我只是猜测。

这是我尝试过的代码：

void sub (int *a)  {
    int b;
    int c;
    printf ("a:%d\n", a);
    printf ("b:%d\n", &b);
    printf ("c:%d\n", &c);
    if (&b > a) {
        printf ("Stack grows up.\n");
    } else {
        printf ("Stack grows down.\n");
    }
}

int main (void) {
    int a;
    int b;
    sub (&a);
    printf ("\nHere we go again!!\n");
    if (&b > &a)  {
        printf ("Stack grows up.\n");
    } else  {
        printf ("Stack grows down.\n");
    }
    return 0;
}

我还发现这篇文章试图优化我也不理解的解决方案： http://www.devx.com/tips/Tip/37412

PS：从对此主题和其他主题的不同回应来看，这个问题本身似乎是有缺陷/不相关的，作为一个面试问题，它可能除非有人研究答案，否则会再次强化错误的假设！

谢谢！

Answer 1

您无法完全控制编译器选择分配局部变量的顺序。但是，您可以合理地控制将调用的函数以及调用顺序。

Answer 2

声明的变量放入堆栈的顺序是未定义的，但在函数调用的函数中，内部函数调用的参数必然晚于外部函数的参数入栈。

Answer 3

在单个堆栈帧中，编译器可以自由地按其认为合适的方式对局部变量进行排序，因此代码：

int i;
double j;

可能在 ji代码>.只要编译生成正确的代码来访问变量，它就可以去任何地方。

事实上，除非您使用取址运算符&（或者必须获取地址），否则变量可能永远不会位于堆栈上。它可以在调用期间存储在寄存器中。

但是，堆栈帧本身的放置顺序受到限制，因为如果它们乱序，函数返回将无法正常工作（温和地说）。

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当然，我应该提到，堆栈增长的方向仅在非常有限的情况下有用。绝大多数代码不应该关心它。如果您对不同的架构以及它们如何处理堆栈感兴趣，请参阅 这个答案。

Answer 4

编译器可能并且确实对堆栈帧中的变量进行重新排序：

#include <stdio.h>

int main ()
{
    char c1;
    int a;
    char c2;
    int b;

    printf("%p %p %p %p\n", &c1, &a, &c2, &b);
    return 0;
}

在此处打印

0x7ffff62acc1f 0x7ffff62acc18 0x7ffff62acc1e 0x7ffff62acc14

（在 64 位 Linux 上使用 gcc 4.4.3）。 c2 已移至 c1 旁边。

Answer 5

问题是，当你这样做时：

void test(void)
{
    int a;
    int b;
    if (&a < &b)
        ...

你得到的结果与堆栈增长方向无关。了解堆栈增长方向的唯一方法是创建新的帧。编译器可以根据需要随意将 a 放在 b 上方，或将 a 放在 b 下方。不同的编译器可能会给出不同的结果。

但是，如果您调用另一个函数，则该函数的局部变量必须位于新的堆栈帧中，即沿着调用者变量的增长方向。