c++ - 使用的C++程序堆栈大小何时确定？

Question

我知道最大堆栈大小通常在链接上是固定的(也许在 Windows 上就是这样)。

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

像这样:

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

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

最重要的是。 malloc 或 free 时堆大小是否发生变化？

Answer 1

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支持的话)。

如果您尝试访问操作系统尚未授予的内存，MMU 会生成一个页面错误，该错误由操作系统处理。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，或者如果您已耗尽堆栈限制，则将其作为堆栈溢出进行处理。

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导致错误。它实际上需要无限堆栈才能完成。当程序加载时，操作系统分配初始堆栈并将其写入％rsp(堆栈指针)。让我们看一下 foo() 反汇编:

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 处写入内存来打破页边界，其中 X 是初始值 %rsp 值。然后就会产生页面错误，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(默认的 Linux ulimit 堆栈)之后，操作系统将检测到应用程序使用了过多的堆栈页面并向其发送 SIGSEGV。