C 程序的堆栈和堆内存答案

【问题标题】：Stack and heap memory of a C programC 程序的堆栈和堆内存
【发布时间】：2016-06-19 00:29:31
【问题描述】：

我试图了解 CPU 在跟踪程序堆栈/堆分配中的作用。

阅读一些材料，我遇到了这个：

传统上，堆栈区域与堆区域相邻，并以相反的方向增长；当堆栈指针遇到堆指针时，空闲内存已耗尽。

堆栈和堆指针是否存储在程序特定的寄存器中？

如果堆栈指针指向堆栈的顶部，并且（我假设）堆指针指向堆的末尾，这些指针如何在不覆盖内存的情况下相遇（溢出）？

这在现代系统中是如何工作的？

【问题讨论】：

这完全取决于实现。在传统的 Unix 系统中，堆会从静态内存的末尾向下增长，而堆栈将从地址空间的底部向上增长。但是 C 规范中没有任何内容。这需要这个，而现代多线程实现并不那么简单。
如果你想在你的系统上测试这个，试着做一些测试：编写一个打印全局初始化变量地址的程序，一个全局未初始化变量，一些存储返回由malloc 和自动（堆栈）变量的地址。看看它们如何适应地址空间。

【解决方案1】：

堆栈和堆指针是否存储在程序特定的寄存器中？

基于堆栈架构的 CPU（代表当今使用的绝大多数 CPU）具有用于堆栈指针的特殊寄存器。这是可能的，因为堆栈就其本质而言不会碎片化。因此，单个指针就足够了。

没有“堆指针”之类的东西，因为堆可能是一个碎片化的数据结构。堆分配器保持一个特殊的内存碎片表可供分配，并在程序分配和释放内存时对其进行调整。内存管理器还保存一个指向已从堆中分配的最高地址的指针。

如果堆栈指针指向堆栈的顶部，并且（我假设）堆指针指向堆的末尾，这些指针如何在不覆盖内存的情况下相遇（溢出）？

由于栈指针不能越过不报错，很多系统都将栈的大小限制在一定的范围内，并保证内存分配器不会让堆的高点越过栈的上限.

注意：在支持并发的系统上，一次可能有多个处于活动状态的堆栈。在这种情况下，堆栈彼此相邻设置，监控上限以检测堆栈溢出。这里是an article that describes techniques for detecting stack overflows。

【讨论】：