局部非静态变量每次调用函数时都会获得相同内存地址吗？

我编写了一个名为show()的函数，在其中声明了一个static变量和一个非static变量；观察到每次调用该函数时，非静态局部变量都会获得相同的内存地址。想了解这种情况是必然出现的，还是只是巧合。

代码示例 #

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
void show()
{
  static int x = 10;  
   int y = 20; 
 
  cout<<"Address of y = "<< &y<< endl; 
  cout<< "x = "<< x<< " , y = "<< y<< endl;

  x++;
  y++;
}

int main()
{
  show();

  int x = 10; 
  cout<< x<< endl; 
  cout<< "len = "<< strlen("Kumar")<< endl; 

   show();
  show();
  return 0;
}

运行输出 #

Address of y = 0xd01f5ffc6c
x = 10 , y = 20
10
len = 5
Address of y = 0xd01f5ffc6c
x = 10 , y = 20
Address of y = 0xd01f5ffc6c
x = 10 , y = 20

解答 #

这种情况不是必然的，只是常见的巧合，原因如下：

• 非静态局部变量（比如示例里的y）存储在程序的栈（stack）区域。每次调用函数时，栈会临时为它分配空间；函数执行完毕返回后，这块空间会被释放，栈指针会回退。
• 在你的测试场景中，两次调用show()之间的代码（声明变量x、调用strlen）没有大幅改变栈的布局，栈指针刚好回到了之前的位置，所以y被分配到了同一个地址。
• 但只要改变栈的状态，y的地址就会变化：比如在两次show()调用之间，调用一个需要占用大量栈空间的函数、分配栈上的大数组，或者发生线程切换，栈指针的位置都会被改变，此时再调用show()，y的地址就会和之前不同。
• 从C++标准的角度来说，并没有规定非静态局部变量的地址必须在每次函数调用时保持一致，这完全取决于编译器的实现逻辑和程序运行时的栈状态。

举个简单的修改示例，只要在两次show()调用之间插入一个占用栈空间的函数，就能看到地址变化：

void other_func() {
    char big_buffer[1024]; // 占用栈上的1KB空间
}

int main()
{
  show();

  int x = 10; 
  cout<< x<< endl; 
  cout<< "len = "<< strlen("Kumar")<< endl; 

  other_func(); // 改变栈布局
  show();
  show();
  return 0;
}

运行这段代码，就能观察到y的地址不再和第一次调用时相同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者big_0