测量堆栈空间

Question

最近面试英特尔，被问到这个问题

在不使用任务管理器的情况下如何测量堆栈空间， 当应用程序在计算机上运行时？写一个算法，如果 可能

我不知道如何处理这个问题。我什至在互联网上搜索过，但没有找到任何相关的答案。因此，我正在寻求 StackOverflow 人员的帮助，以帮助我理解问题以及如何解决。

Answer 1

首先，我注意到这里很大程度上依赖于 C++ 最常见的实现方式。我将要描述的内容几乎总是适用于 Intel x86 或任何远程类似设备上的任何实际实现——但它可能会在 IBM 大型机或早期 Cray（两者都不真正支持堆栈在硬件中）。就此而言，它并不能真正保证在任何东西上工作 - 但它会在大多数当前硬件上按预期工作（尤其是：几乎任何带有 Intel x86 处理器的东西）。

这很大程度上取决于我们是尝试从内部程序还是从外部（即，从另一个程序）执行此操作。

程序内部

如果我们是从程序内部进行的，我们可以从 main 开始，如下所示：

char *stack_bottom;

int main() { 
    int a;
    stack_bottom = &a;

这为我们提供了一个位于堆栈底部的地址（嗯，从技术上讲，并不完全是底部，但无论如何都非常接近它）。

然后在我们想知道当前堆栈深度的任何给定点，我们可以调用一个类似这样的函数：

ptrdiff_t stack_size() { 
    char a;
    return abs(stack_bottom - &a);
}

这会在堆栈顶部创建一个变量，然后将两者相减以获得大小。堆栈通常在内存中向下增长，因此堆栈的“顶部”通常位于比顶部低的地址。由于我们只关心差异的大小，因此我们采用差异的绝对值（尽管如果我们知道堆栈增长的方向，我们可以避免这种情况）。

Windows 特定

由于这似乎是针对 Windows，我们可以使用 VirtualQuery 来获取有关堆栈内存的类似信息。

计划之外

从程序的“外部”来看，基本的想法几乎相同：找到栈底，找到栈顶，减去找到大小。但是，很有可能我们必须找到不同的顶部和底部。

不过，这往往会进入更多特定于操作系统的领域。例如，在 Windows 上，您可能会使用 StackWalk64 遍历堆栈并告诉您顶部和底部的地址。在 Linux 上，您通常会改用 backtrace。在其他一些操作系统上，您很有可能会使用具有其他名称的函数，以其他格式生成数据。但大多数都会按照相同的一般顺序提供一些东西。

一旦我们得到了栈顶和栈底的地址，我们又回到了几乎相同的情况：将栈顶和栈底的地址相减得到大小。

使用调试器

另一种可能性是在调试器下运行程序。虽然我们通常希望在进行任何调试之前运行启动代码，但在这种情况下，我们可以只加载程序，并查看 ESP 寄存器以查看堆栈从哪里开始。然后当我们想找到我们打破的堆栈大小时，获取 ESP 中的值并（当然）减去以获得大小。

警告

如果您想了解技术，我在第一个中展示的内容不会正好是堆栈的整个大小。通常有一些启动例程执行诸如检索环境变量和命令行、按预期格式化它们、调用全局对象的构造函数等，它们在main 之前运行。所以有一些空间不会被捕获。但是它缺少的是一个很小的（通常是固定的）数量，所以通常我们根本不会关心它。但是如果我们真的需要知道确切的数量，我们可以（例如）查看启动的源代码来弄清楚。