文章中用到的示例程序:stack.zip 。
顧名思義,stack overflow 就是是棧溢出了。在進行數值運算時,我們常常要和運算結果的溢出打交道。數值運算結果可能上溢(overflow),也可能是下溢(underflow)。不過棧的溢出顯然只可能是上溢,即棧空間被用完了。在提起“棧”(stack)這個概念的時候,千萬不要忘記了它的兄弟“堆”(heap),也要切記不要把二者搞混了。
那么,什么時候會把給用完了呢?如果我們記得C程序中的局部變量是在棧中分配的,函數調用會占用一部分棧空間,則可以很容易地構造出相應的測試用例。
1、定義占用空間過大的局部變量所導致的棧溢出
C:\》 more stack_local.c
/*
* Allocate too much memory from stack will cause stack overflow.
*/
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
int foo[1000000];
return 0;
}
C:\》 cl stack_local.c
Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 14.00.50727.42 for 80x86
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.
stack_local.c
Microsoft (R) Incremental Linker Version 8.00.50727.42
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.
/out:stack_local.exe
stack_local.obj
C:\》 stack_local
此時出現一個異常對話框:stack-local.jpg 。
2、函數遞歸調用導致的棧溢出
C:\》 more stack_recursive.c
/*
* Infinite recursive calls will lead to stack overflow soon.
*/
#include
static void foo(void);
static void bar(void);
int main(int argc, char *argv[])
{
foo();
return 0;
}
static void foo(void)
{
bar();
}
static void bar(void)
{
foo();
}
C:\》 cl stack_recursive.c
Microsoft (R) 32-bit C/C++ Optimizing Compiler Version 14.00.50727.42 for 80x86
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.
stack_recursive.c
Microsoft (R) Incremental Linker Version 8.00.50727.42
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.
/out:stack_recursive.exe
stack_recursive.obj
C:\》 stack_recursive
該程序沒聲沒息就結束了。查看進程返回值能發現它其實是異常終止了。只不過沒有像 stack_local 那樣彈出一個對話框。
C:\》 echo %errorlevel%
-1073741819
要搞清楚這兩個程序為什么有這點細微的區別,可以查閱一下二者的匯編代碼。原來是 _chkstk() 在起作用,其中 stack_local 在程序初始加載時就會導致 _chkstk() 失敗,觸發異常。而 stack_recursive 可以正確加載,并運行一段時間,然后導致棧溢出,并觸發異常。
要正確處理棧溢出采用以下辦法:
(1)修正我們的程序,不要造成無窮遞歸或太深的遞歸。我們可以把某些遞歸代碼非遞歸化,例如那個經典的 qsort ,最好就用非遞歸的算法來實現,就比較皮實一點。
(2)修正我們的程序,不要定義過大的局部變量,特別是在定義大結構、大數組時要格外小心。有時我們可能會用 _alloca() 這樣的特殊函數直接在棧上分配空間,更要多加注意。
(3)利用編譯器的特性,將進程允許的棧大小設置得大一些。例如可以采用 MSC 中的 /STACK 參數開關。
(4)對于那些還可能導致棧溢出的代碼,采用 Microsoft 的結構化異常處理或標準的 C++ 異常處理機制,結合 _resetstkoflw() 進行處理。當然了,要是不嫌麻煩,我們也可以自己探測所用棧的大小,動態地檢測是否可能導致棧溢出,以避免可能的異常。
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