何时确定使用的 c++ 程序堆栈大小？答案

【问题标题】：when the c++ program stack size used is determined?何时确定使用的 c++ 程序堆栈大小？
【发布时间】：2015-07-09 17:50:53
【问题描述】：

我知道最大堆栈大小通常固定在链接上（也许在 Windows 上就是这样）。

但我不知道何时使用的程序堆栈大小（不是最大堆栈大小，只是使用的大小）被固定到操作系统。编译？链接？执行？

像这样：

int main(){ int a[10]; return 0;}

程序只使用 10 * sizeof(int) 堆栈。那么，堆栈大小是固定的吗？

最重要的是。 malloc 或 free 时堆大小是否改变？

【问题讨论】：

它是由操作系统在进程执行时分配的。
FWIW，栈 size 不固定，它在运行时根据需要扩展，但栈 limit 是固定的。
如果您的程序只使用 40 字节的堆栈（加上运行时系统的更多字节）并且操作系统默认为进程分配 8MB 堆栈（就像 Linux 一样），您仍然有剩下将近 8MB 堆栈。
IMO 这个问题非常不清楚。考虑将这些问号中的每一个放在适当的位置，即在格式良好且易读的问题的末尾。例如，“so”不是问题，“if the size if fixed”也不是问题。
嗯...“所以，如果大小是固定的”也不是问题！！！

标签： c++ c stack

【解决方案1】：

在回答问题时，我提供了以下信息：

BSS/DATA 段包含所有全局变量，默认初始化为特定值或零。该段是可执行映像的一部分。在加载时，堆段被添加到这里；然而，它不是一个“段”，而只是作为加载的 BSS/DATA 段的扩展而分配的额外数据量。同样，堆栈“段”不是真正的段，而是添加到 BSS+堆段中。栈向下增长，而堆向上增长。如果这些重叠（使用更多的堆并且堆栈仍在增长）发生“内存不足”错误（堆）或“堆栈溢出”（堆栈） - 这可以通过使用段寄存器（英特尔）来触发硬件生成异常或使用软件检查。

这是布局细分的传统方式。想想旧的英特尔芯片，所有程序数据都必须在 64KB 中。对于更现代的芯片，通常使用相同的布局，在此布局中使用 32MB 的地址空间，但只使用实际所需的物理内存。因此堆栈可能非常大。

【讨论】：

【解决方案2】：

在加载程序时，堆栈大小未明确提供给操作系统。相反，操作系统使用page faults 机制（如果MMU 支持）。

如果您尝试访问尚未由操作系统授予的内存，MMU 会生成一个由操作系统处理的页面错误。操作系统检查页面错误的地址并通过创建新的内存页面来扩展堆栈，或者如果您已用尽堆栈限制，则将其作为堆栈溢出处理。

考虑以下在 x86 和 Linux 上运行的程序：

void foo(void) {
    volatile int a = 10;
    foo();
}

int main() {
    foo();
}

由于无限递归和堆栈溢出而出现故障。它实际上需要无限堆栈才能完成。加载程序时，操作系统分配初始堆栈并将其写入%rsp（堆栈指针）。再来看看foo()拆解：

push   %rbp
mov    %rsp,%rbp         <--- Save stackpointer to %rbp
sub    $0x10,%rsp        <--- Advance stack pointer by 16 bytes
movl   $0xa,-0x4(%rbp)   <--- Write memory at %rbp
callq  0x400500 <foo>
leaveq 
retq

在最多 4096 / 16 = 256 次 foo() 调用之后，您将通过在地址 X + 4096 写入内存来打破页面边界，其中 X 是初始 %rsp 值。然后会产生页面错误，操作系统为堆栈提供新的内存页面，允许程序使用它。

在大约 500k 次 foo() 调用（堆栈的默认 Linux ulimit）之后，操作系统将检测到应用程序使用了太多堆栈页面并向其发送 SIGSEGV。

【讨论】：