如何查找变量是在堆栈还是堆中分配？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何查找变量是在堆栈还是堆中分配？

【英文标题】：How to find if a variable is allocated in stack or heap?

【发布时间】：2012-11-23 01:29:39

【问题描述】：

在某处偶然发现了这个面试问题，

在 C 中， 给定一个变量x，如何知道该变量的空间是在栈上还是堆上分配的？

（有没有什么方法可以通过编程方式找到它而不必通过符号表等？找到空间是在堆栈还是堆中分配是否有任何实际意义？）

【问题讨论】：

查看汇编代码..你可以在那里得到它

他还提过什么吗？比如架构、编译器、操作系统？否则我会拒绝。

不，这是唯一给出的信息。

我认为没有便携式解决方案。两种语言都没有堆栈或堆之类的东西，所以问题更多的是关于语言的给定实现。例如，如果您正在查看 GCC，它有大量与 malloc 相关的实用程序可能会有所帮助。

他们通常不是在“正确答案”之后——他们通常是在展示堆、堆栈、调用约定、局部变量所在的位置以及编译器优化等知识之后，方向堆栈增长，不同架构如何管理堆和堆栈等。这是一个相当开放的问题，可以让面试官很好地了解某人知道什么。

【参考方案1】：

不，不是一般的。

你知道 gcc -fsplit-stack 吗？

由实现决定是分配一个连续的堆栈还是分配一个堆栈，其中块与内存中的堆块交错。祝你好运，当后者被拆分时，弄清楚是为堆分配了块还是为堆栈分配了块。

【讨论】：

我想对于-fsplit-stack，您可以合理地回答“两者”作为自动变量。在栈上，栈在堆上。

@SteveJessop：啊！这应该让面试官思考:)

一点用处都没有。我有一个函数destroy_something(something**s)。知道 *s 是否在堆或堆栈上以了解是否在 *s 上调用 free 将非常有帮助。

@GerardoZinno：这里更简单的解决方案是将销毁和释放分开；如果变量在栈上，释放是自动的，否则所有者必须释放它。

@MatthieuM 是的。我只是说，正如您在编辑之前所说的那样，拥有它并不是一个完全没用的功能:)

【参考方案2】：

任何标准都不能保证这一点，但是

在大多数平台上，堆栈从可用的最高地址向下增长，如果地址的最高有效字节位于平台可用内存空间的上半部分，并且您尚未分配，则堆从底部增长千兆字节的内存，这是一个很好的赌注，它在堆栈上。

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
int main()

int x = 0;
int* y = new int;

unsigned int a1 = (int) &x;
unsigned int a2 = (int) y;

std::cout<<std::hex<<a1<<"  "<<a2<<std::endl;

在我正在输入的机器上输出ffbff474 21600。

【讨论】：

注意：Prolly 根本不适用于多线程应用程序。

【参考方案3】：

不，不可能通过内存位置来确定，编译器必须通过 isstack() 支持它才能移植。

【参考方案4】：

这可能是一个棘手的问题。变量具有自动或静态存储持续时间[*]。您可以相当安全地说自动分配是“在堆栈上”，至少假设它们没有优化到寄存器中。存在“堆栈”不是标准的要求，但符合标准的 C 实现必须维护调用堆栈并将自动变量与调用堆栈的级别相关联。所以不管它实际做什么的细节，你几乎可以称之为“堆栈”。

具有静态存储持续时间的变量通常位于一个或多个数据段中。从操作系统的 POV 来看，数据段可能在程序启动之前从堆中分配，但从程序的 POV 来看，它们与“free store”无关。

您可以通过检查源中变量的定义来判断变量的存储持续时间——如果它在函数范围内，那么它是自动的，除非标记为static。如果它不在函数范围内，那么无论它是否标记为static，它都具有静态持续时间（因为static 关键字在那里的含义有所不同）。

没有可移植的方法可以根据变量的地址来判断变量的存储持续时间，但特定的实现可能会提供执行此操作的方法，或者您可以使用的工具以或多或少的可靠性进行猜测。

对象也可以具有动态存储持续时间（这通常是“在堆上分配”的意思），但这样的对象不是变量，所以如果有一个。

[*] 或 C11 和 C++11 中的线程本地。

【参考方案5】：

如果您正在研究将堆栈存储在比堆更大的地址上的体系结构，则可以将变量地址与堆栈底部进行比较。使用pthread 线程API，这个比较看起来像这样：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <inttypes.h>

int is_stack(void *ptr)

  pthread_t self = pthread_self();
  pthread_attr_t attr;
  void *stack;
  size_t stacksize;
  pthread_getattr_np(self, &attr);
  pthread_attr_getstack(&attr, &stack, &stacksize);
  return ((uintptr_t) ptr >= (uintptr_t) stack
          && (uintptr_t) ptr < (uintptr_t) stack + stacksize);

测试：

int main()

  int x;
  int *p1 = malloc(sizeof(int));
  int *p2 = &x;

  printf("%d %d\n", is_stack(p1), is_stack(p2));
  return 0;

...按预期打印0 1。

上面的代码不会从other线程中的堆栈中检测存储。为此，代码需要跟踪所有创建的线程。

【参考方案6】：

我认为它没有解决方案。代码可以通过堆栈（堆）地址范围调整 var 的地址，但这不是一个确切的方式。代码最多只能在某些特定平台上运行。