【问题标题】：When does the stack really overflow?堆栈何时真正溢出？
【发布时间】：2009-12-07 05:50:27
【问题描述】：

无限递归是唯一的情况还是会因为其他原因而发生？栈大小不是和堆一样按需增长吗？

很抱歉，如果以前有人问过这个问题，如果是这样的话，将不胜感激他们的链接。

【问题讨论】：

标签： stack

【解决方案1】：

我不能代表所有平台，但碰巧的是，我刚刚花了一些时间处理 Windows .exe 文件（我的意思是，实际上研究它们的二进制格式 - 从某种意义上说，我知道我们所有人这里使用可执行文件；））。我敢打赌，大多数其他平台都具有类似的功能，但我对它们并不熟悉。

部分文件格式本身包含两个与当前讨论相关的值：

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    ...
    DWORD   SizeOfStackReserve;
    DWORD   SizeOfStackCommit;
    ...
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

来自 MSDN：

SizeOfStackReserve

要保留的字节数堆。只有指定的内存 SizeOfStackCommit 成员是在加载时提交；剩下的就是一次提供一页直到达到这个保留大小。

SizeOfStackCommit

提交的字节数堆栈。

换句话说，链接器指定程序堆栈的最大大小。如果你达到最大尺寸，你就会溢出——不管你如何达到最大尺寸。您可以编写一个简单的程序来在一行代码中执行此操作，只需分配一个大于最大堆栈大小的堆栈变量（例如，一个数组）。或者您可以通过无限（或有限，但非常深）递归来实现，或者只是分配太多堆栈变量。

Microsoft 链接器在 X86 平台上默认将此值设置为 1MB（在 Itanium 系统上为 4MB）。对于现代系统而言，这从表面上看似乎很小。但是，更现代的 Windows 版本对这些值的解释略有不同。它不是完全限制堆栈，而是限制堆栈将使用的物理内存。如果您的堆栈超出此范围，则会涉及虚拟内存，因此您应该仍然很好......假设您有足够的虚拟内存。

请记住，即使在具有大量 RAM 和大量磁盘虚拟内存的现代系统上，也可能会耗尽内存。你只需要分配大量的数据。

所以，长话短说：有可能在没有无限递归的情况下溢出堆栈吗？确实。有可能吗？不是真的，除非你分配了非常大的对象。

【讨论】：

很好的解释。谢谢。这是如何分配堆栈的一般概念，还是不同的操作系统可以不同地工作？尤其是那些基于 UNIX 的？
不要引用我的话，但我相信在基于 Linux 的系统上，堆栈大小设置为系统范围的设置，而不是每个可执行的值。但是，除此之外，该过程通常是相似的。
在基于 linux 的系统上，ulimit -a 告诉您默认线程堆栈大小 (8MB)，它可以根据您的要求进行调整。
除了巨大的内存分配或无限递归之外，还有很多情况会导致堆栈耗尽。智能手机、平板电脑和其他这类东西的内存可能有限。此外，堆栈是上下文相关的：例如，在 32 位 Windows 上的 x86 内核模式下，它只有 12kb。

【解决方案2】：

当堆栈指针被推出操作系统为堆栈分配的内存块时，堆栈溢出。一些操作系统会随着堆栈的增长而调整大小（IIRC Linux 会这样做），而在其他操作系统中，堆栈大小会在进程或线程开始时固定（IIRC Windows 会这样做）。

堆栈溢出的可能原因：

无限数量的堆栈帧（例如来自无限递归）
尝试从堆栈分配大块
堆栈上分配的缓冲区的缓冲区溢出

可能还有其他我无法想到的原因。

【讨论】：

【解决方案3】：

这个问题没有指定哪个堆栈是“那个”堆栈。所以，这里有几个答案：

调用堆栈

每当堆栈上的调用次数超出其拥有的内存量时，调用堆栈就会溢出。最常见的方法是无限递归，但很有可能递归过度但不是无限的。例如，天真地计算the Ackermann function 会对任何计算机征税。

语言

基于堆栈的语言

一些语言，如 Postscript 和 Forth，以及一些虚拟机，如 Java 虚拟机，是基于堆栈的。在这些语言中，可能会使表达式变得如此复杂以至于溢出堆栈。

上下文无关语言

上下文无关语言通常使用堆栈来实现。如果这些语言的代码字符串过于复杂，则可能会溢出堆栈。

【讨论】：

【解决方案4】：

在笔记本电脑或台式机上，从主线程运行时，如果没有无限（或非常深的嵌套）递归，堆栈溢出可能是不寻常的......但是，堆栈溢出并不少见：

线程被分配了一个小的、固定大小的堆栈的线程代码。
信号处理代码，其中信号处理上下文有一个小的、固定大小的堆栈。
在内存通常稀缺的嵌入式设备上执行的代码。

例如，如果您使用sigaction 注册信号处理程序，如果信号处理程序执行任何复杂的操作（即深度嵌套操作），在许多操作系统上很容易发生堆栈溢出，因为信号处理程序通常分配一个小的、固定大小的堆栈。同样，如果您使用pthread_create 生成一个线程，但您使用pthread_attr_setstacksize 指定一个小的堆栈大小，那么很容易实现堆栈溢出。在无线传感器等内存非常有限的设备上，避免堆栈溢出是一门艺术。

【讨论】：

【解决方案5】：

我的日常工作涉及大量使用 Lotus Notes 中的 LotusScript，它对各种范围都有固定的堆栈限制。例如。过程/函数中的大多数变量必须适合 32kB 堆栈，除了类变量的内容存储在堆上。
如果固定大小的变量超过堆栈大小，代码将无法编译。
运行时堆栈溢出可能发生在递归中。这在 LotusScript 中很容易实现，因为它将任何单个函数的递归限制为 32kB 堆栈。几年前，我因此放弃了使用递归快速排序。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您的程序超出了分配的堆栈空间而没有进行任何无限递归，那么您做错了什么。

虽然如果你去掉一些星号并尝试按值传递一些巨大的缓冲区，它可能会发生。

为堆栈分配的内存通常会在合理的范围内按需增长 - 我不确定各种系统的上限是多少。

【讨论】：

为堆栈分配的内存不会按需增长。
我很抱歉，你是对的。线程堆栈的地址空间是预先分配的，页面实际上是按需提交的。
仅在 Windows 上。 Linux 会根据需要扩展堆栈。