operating-system - 栈可以长成堆吗？

Question

我目前正在学习操作系统，我了解到堆栈位于内核和堆之间。令我困惑的是，在大多数实现中，由于堆栈倾向于向下增长而堆增长到更高的内存地址，是什么阻止了堆栈增长到堆中？如果有可能，如果它确实增长到堆中会发生什么？

标签： operating-systemheap-memorystack-memory

Answer 1

传统上，非常简化的内存视图看起来像这样：

 ===================
| Operating System  | High memory
 ===================
|   Your program    |
|  ---------------  |
| | Process stack | |
|  ---------------  | Transient program area
| |  Process heap | |
|  ---------------  |
| |  Program code | |
|  ---------------  |
 ===================
| Operating system  | Low memory
 ===================

正如您所指出的，进程堆栈在操作系统代码下方开始，并向下增长。另一方面，进程堆从固定程序代码的上方开始，然后向上增长。

在早期的 PC 操作系统中，这实际上是内存中程序的物理布局。例如，CP/M 操作系统为某些操作系统引导代码保留了前 256 个字节的内存，其余必要的操作系统服务占用了高内存区域。程序从地址 0x0100 开始，并且可以使用从那里到顶部操作系统代码开始之间的所有内存。MS-DOS 非常相似。

没有防护栏可以防止您提到的事情发生：程序会在堆栈上分配太多空间，以至于它会覆盖在堆上分配的内存。或者，程序将分配覆盖处理器堆栈的堆内存。当这些事情发生时，程序就会崩溃。在某些情况下，操作系统也会崩溃。当然，因为一次只能运行一个程序，这没什么大不了的：只需重新启动机器，然后再试一次。

现代计算机具有更先进的内存布局，而这种概念图不再适用。今天的操作系统可以更好地执行内存访问限制。例如，一个进程为其堆栈分配了一个固定段（通常大约为 1 兆字节）。如果程序试图使用比分配更多的堆栈空间，内存管理器将不允许它。该程序将因访问冲突而崩溃。出于同样的原因，程序的堆不能增长到分配给堆栈的内存中。