为什么GCC为不同作用域的本地联合分配单独的堆栈空间？

Question

考虑以下代码：

#include <stdlib.h>

#ifndef TRY
#define TRY struct
#endif

TRY testme
{
  int one;
  int two;
  char three;
  int four;
};

int
main (void)
{
  {
    volatile TRY testme one;

    one.one = 2;
    one.three = 7;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 3;
  }

  {
    volatile TRY testme one;

    one.one = 4;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 5;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 6;
  }

  {
    volatile TRY testme twos;

    twos.one = 6;
  }

  return EXIT_SUCCESS;
}

对于 x86 按原样编译（意味着 testme 是一个结构），编译器为 main 分配的堆栈大小为 16 个字节。

$ gcc -g -O2 test.c -o test 
$ objdump -d ./test | ./checkstack.pl i386 | grep main
16 main

然而，使用定义为 union 的 TRY 进行编译（意味着 testme 是一个 union），编译器为 main 分配的堆栈大小为 32 个字节：

$ gcc -DTRY=union -g -O2 test.c -o test 
$ objdump -d ./test | ./checkstack.pl i386 | grep main

此外，在其他作用域中定义的结构/联合的任何其他实例，在使用时将产生更大的堆栈分配联合体，但用作结构体时不会扩大堆栈分配。

现在，这是没有意义的 - 联合应该占用更少的堆栈空间（如果有的话），而不是更多，然后是具有相同字段的结构！

看起来 GCC 会将联合视为同时使用，即使在不同的作用域中也是如此，但对于结构却不会这样做。

更多说明：

1. 易失性用于阻止编译器优化分配。丢失 易失性 和不进行优化的编译会产生相同的结果。

2. 即使 testme 是一个具有联合作为成员之一的结构，也会观察到相同的行为。换句话说 - 对于 GCC 来说，结构体的成员之一是联合体就足以进行单独的堆栈分配。

3. 编译器是 gcc 版本 4.4.3 (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5)，但其他架构的其他 GCC 版本显示出相同的行为。

4. checkstack.pl 只是在 objdump 输出中搜索用于分配堆栈的指令（子到堆栈指针）。

我的问题：

1. GCC 为什么要这样做？这是一个错误还是有这种行为的原因？
2. 假设这不是一个错误，有没有办法解决这个问题并强制 GCC 为与联合相同的结构分配堆栈。

澄清：我的问题不是为什么结构或联合的尺寸看起来比其部分的尺寸更大。我明白原因是为了对齐而填充。我的问题是，编译器为联合的不同实例分配多个堆栈帧，即使它们是在不同的范围中定义的，但它不应该也确实不会对具有相同字段的结构执行相同的操作。

谢谢！

Answer 1

显然，至少已经尝试放松 gcc 对联合的严格别名偏执。

您可能希望确保您编译的 gcc 源代码已应用此补丁或等效补丁：
http://codereview.appspot.com/4444051/

Answer 2

它看起来像是 Int 的填充和基本默认大小定义的内容。

在 32 位中，内存映射将是：
一（2字节）
两个（2 字节）
三（1 字节）
（1字节）填充
四（2 个字节）

总共 - 8 个字节。

在 64 位中它将是：
一（4字节）
两个（4 字节）
三（1 字节）
（3字节填充）
四（4 字节）

总计 - 16 字节。

如果将“int”更改为“short int”，内存看起来会有所不同。