Hiểu phân bổ bộ nhớ, chương trình thử nghiệm bị lỗi

Question

Tôi vừa đọc xong K & R, và đó là tất cả C mà tôi biết. Tất cả các biên dịch của tôi được thực hiện từ dòng lệnh của Windows bằng cách sử dụng MinGW, và tôi không có kiến ​​thức về các phương pháp gỡ lỗi nâng cao (do đó "nhận xét gỡ lỗi ghetto" trong chương trình thứ 2 của tôi bên dưới).

Tôi đang cố gắng thực hiện một vài chương trình thử nghiệm nhỏ để giúp tôi hiểu rõ hơn về cách phân bổ bộ nhớ hoạt động. Các chương trình cặp đôi đầu tiên này không sử dụng malloc hoặc miễn phí, tôi chỉ muốn xem bộ nhớ được cấp phát và phân bổ như thế nào cho các mảng tiêu chuẩn cục bộ cho một hàm. Ý tưởng là tôi xem quá trình chạy RAM của tôi đang sử dụng để xem nó có tương ứng với những gì tôi hiểu không. Đối với chương trình đầu tiên dưới đây, nó hoạt động như tôi mong đợi. Hàm alloc_one_meg() phân bổ và khởi tạo 250.000 số nguyên 4 byte, nhưng MB đó được phân bổ ngay sau khi hàm trả về. Vì vậy, nếu tôi gọi hàm đó 1000000 lần liên tiếp, tôi sẽ không bao giờ thấy mức sử dụng RAM của mình vượt quá 1MB. Và nó hoạt động.

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

void alloc_one_meg() { 
    int megabyte[250000]; 
    int i; 
    for (i=0; i<250000; i++) { 
     megabyte[i] = rand(); 
    } 
} 

main() 
{ 
    int i; 
    for (i=0; i<1000000; i++) { 
     alloc_one_meg(); 
    } 
} 

Đối với chương trình thứ hai này dưới đây, ý tưởng là để không cho phép các chức năng để thoát ra, để có 1.000 bản sao của cùng một chức năng chạy cùng một lúc, mà tôi thực hiện với đệ quy. Lý thuyết của tôi là chương trình sẽ tiêu thụ 1GB RAM trước khi nó được cấp phát tất cả sau khi đệ quy kết thúc. Tuy nhiên, nó không vượt qua vòng lặp thứ 2 thông qua đệ quy (xem bình luận gỡ lỗi ghetto của tôi). Chương trình bị treo với một thông báo khá không mang tính thông tin (cho tôi) (một cửa sổ pop-up nói ____. Exe đã gặp phải một vấn đề). Thông thường tôi luôn có thể đi đến đáy của những thứ với phương pháp gỡ lỗi ghetto của tôi ... nhưng nó không hoạt động ở đây. Tôi bối rối. Vấn đề với mã này là gì? Cảm ơn!

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

int j=0; 

void alloc_one_meg() { 
    int megabyte[250000]; 
    int i; 
    for (i=0; i<250000; i++) { 
     megabyte[i] = rand(); 
    } 
    j++; 
    printf("Loop %d\n", j); // ghetto debug 
    if (j<1000) { 
     alloc_one_meg(); 
    } 
} 

main() 
{ 
    alloc_one_meg(); 
} 

Câu hỏi tiếp theo được đăng here.

Answer 1

Bạn đang chạy vào tràn ngăn xếp.

Biến lưu trữ tự động cục bộ (chẳng hạn như megabyte) được cấp phát trên ngăn xếp, có số lượng giới hạn không gian. malloc phân bổ trên heap, cho phép phân bổ lớn hơn nhiều.

Bạn có thể đọc thêm ở đây:

http://en.wikipedia.org/wiki/Stack_overflow

(Tôi nên lưu ý rằng ngôn ngữ C không xác định được nơi bộ nhớ được phân bổ - stack và heap là chi tiết thực hiện)

Answer 2

Kích thước của stack trong một chương trình Windows thường là khoảng 1 MB, do đó, trên đệ quy thứ hai, bạn đang tràn ngăn xếp. Bạn không nên bố trí mảng lớn như vậy trên stack, sử dụng malloc và free để phân bổ và deallocate bộ nhớ trên heap (không có cách nào để có được xung quanh malloc Đối với kích thước như của mảng):

void alloc_one_meg() { 
    int *megabyte = malloc(sizeof(int) * 250000); // allocate space for 250000 
                // ints on the heap 
    int i; 
    for (i=0; i<250000; i++) { 
     megabyte[i] = rand(); 
    } 
    j++; 
    printf("Loop %d\n", j); // ghetto debug 
    if (j<1000) { 
     alloc_one_meg(); 
    } 

    free(megabyte); // DO NOT FORGET THIS 
} 

Điều đó nói rằng , bạn thực sự có thể thay đổi kích thước ngăn xếp của một chương trình và làm cho nó lớn hơn (mặc dù tôi chỉ làm như vậy là một bài tập giáo dục, không phải trong mã sản xuất). Đối với Visual Studio, bạn có thể use the /F compiler option và trên linux, bạn có thể sử dụng setrlimit(3). Tôi không chắc chắn những gì để sử dụng với MinGW mặc dù.

Answer 3

StackOverflow. Đây có phải là một câu hỏi lừa?

Answer 4

Bộ nhớ bạn đang phân bổ thông qua các cuộc gọi chức năng đệ quy được cấp phát từ ngăn xếp. Tất cả bộ nhớ ngăn xếp phải tiếp giáp nhau.Khi quá trình của bạn bắt đầu một luồng, Windows sẽ đặt trước một vùng không gian địa chỉ bộ nhớ ảo cho ngăn xếp của luồng đó. Dung lượng bộ nhớ được đặt trước được chỉ định trong "tiêu đề PE" của tệp EXE. PE là viết tắt của "Portable Executable."

Sử dụng tiện ích dumpbin bao gồm trong Visual Studio, với chính nó (dumpbin.exe) như các tập tin đầu vào:

dumpbin /headers dumpbin.exe

... có một số đầu ra, và sau đó:

 100000 size of stack reserve 
     2000 size of stack commit 

"100000" là số hệ thập lục phân bằng 1,048,576, vì vậy, số này đại diện cho khoảng 1MB.

Nói cách khác, hệ điều hành sẽ chỉ đặt trước phạm vi địa chỉ 1MB cho ngăn xếp. Khi phạm vi địa chỉ đó được sử dụng hết, Windows có thể hoặc không thể phân bổ thêm các dải bộ nhớ liên tiếp để tăng ngăn xếp. Kết quả phụ thuộc vào dải địa chỉ tiếp giáp có sẵn hay không. Nó là rất khó có thể, do các phân bổ khác Windows được thực hiện khi thread bắt đầu.

Để phân bổ số lượng bộ nhớ ảo tối đa trong Windows, hãy sử dụng nhóm chức năng VirtualAlloc.