函数和变量范围所需的总堆栈大小如何相关？

Posted 2023-02-22

【中文标题】函数和变量范围所需的总堆栈大小如何相关？

【英文标题】：How is total stack size required by a function and variable scope related?

【发布时间】：2013-05-11 21:57:44

【问题描述】：

我在使用 Visual Studio 2010 编译的程序中遇到堆栈溢出。我有一个宏，它在 do-while 块中使用分配在堆栈上的小 char 数组 (8 KiB) 执行一些与字符串相关的工作.然后我有一个函数，我在同一范围内多次使用这个宏。现在我的堆栈溢出了。

我假设堆栈分配是 do-while 块的本地分配，因此当块结束时，数组将不复存在，因此不会影响函数的整体堆栈使用，但看来我错了.

使用调试器，我可以看到在输入函数时调用了 _chkstk()。作为该函数的参数，堆栈大小略大于该函数中每次调用宏的所有 8 KiB 数组的总和（由于其他局部变量而略大）。

我用一个简单的例子重现了这个问题：

void func(void)

    char a[500000];
    char b[500000];
    char c[500000];
    char d[500000];
    char e[500000];

在简单的控制台应用程序中，从 main() 调用此函数将导致堆栈溢出。但是，删除除一个块语句之外的所有语句都可以正常运行。

我想知道这是否按预期工作？

如何计算函数所需的总堆栈大小？ 如何计算函数所需的堆栈大小？ 即使超出范围，堆栈上的数组仍然会影响函数的总堆栈大小？

为什么当我遇到堆栈溢出时

【问题讨论】：

由于别名，您不能为嵌套块中的变量重用内存：ideone.com/z9HQUU

@millimoose 这是未定义的行为，因此它是无关紧要的，因为编译器可以优化它。

C 标准允许编译器为函数内的一个块范围内的大型分配回收堆栈空间，但它不要求 它。在函数中重用堆栈空间比你想象的要难，所以很多编译器不这样做。但是，我有点惊讶VS2010没有这样做，因为它非常擅长内联，并且您需要重用堆栈空间才能很好地进行积极的内联。你确定你开启了所有的优化？

@rightfold 你是对的，在对示例进行了更多研究后，发现空间可以重复使用：ideone.com/rnFYp4。我的错。

在 C++ 中拥有一个依赖堆栈 char 数组来执行 “字符串相关工作” 的宏确实闻起来像是一个糟糕的设计决策。您宁愿为此使用动态分配，而使用std::string 可以很好地完全抽象出所有这些问题。

【参考方案1】：

我很确定标准并没有明确定义这些变量需要多少堆栈空间（或者实际上它们存储在堆栈上）。编译器当然不需要为这些局部变量中的每一个分配空间。实际重用也可能高度依赖于编译器的优化级别 - 因此，如果您使用不同级别的优化进行编译（或者如果您启用/禁用某些优化功能），它可能会做不同的事情。

在 C++ 中，对包含变量的块定义了对构造函数和析构函数的调用，因此如果您要使用 std::vector，则在块结束时释放内存（从堆中分配）。

总而言之：空间可以重复使用，但绝不保证。

【讨论】：

std::vector 在堆中为其元素分配内存，而不是在堆栈中。所以无论如何它不会导致堆栈溢出。

@Inspired：是的，我刚刚进行了编辑以澄清这一点，但我并不是说堆栈空间被重用，只是“构造函数中发生的任何事情都被析构函数撤消，这两者都发生了在包围变量的大括号集中。

【参考方案2】：

我想这是特定于编译器的。同样适用于 GCC：数组在超出范围后从堆栈中删除（但当所有数组属于同一块时，它会引发段错误）。