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在堆上分配内存时，唯一的限制是可用 RAM（或虚拟内存）。它使 Gb 的内存。

那么为什么堆栈大小如此有限（大约 1 Mb）？什么技术原因阻止您在堆栈上创建非常大的对象？

更新：我的意图可能不清楚，我不想在堆栈上分配巨大的对象，我不需要更大的堆栈。这个问题只是纯粹的好奇。

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我的直觉如下。栈不像堆那么容易管理。堆栈需要存储在连续的内存位置。这意味着您不能根据需要随机分配堆栈，但您至少需要为此目的保留虚拟地址。保留的虚拟地址空间越大，可以创建的线程就越少。

例如，一个 32 位的应用程序一般有 2GB 的虚拟地址空间。这意味着如果堆栈大小为 2MB（默认为 pthreads），那么您最多可以创建 1024 个线程。这对于 Web 服务器等应用程序来说可能很小。例如，将堆栈大小增加到 100MB（即，您保留 100MB，但不必立即将 100MB 分配给堆栈），会将线程数限制为大约 20，即使对于简单的 GUI 应用程序也可能会受到限制。

一个有趣的问题是，为什么我们在 64 位平台上仍然有这个限制。我不知道答案，但我假设人们已经习惯了一些“堆栈最佳实践”：小心在堆上分配大对象，如果需要，手动增加堆栈大小。因此，没有人发现在 64 位平台上添加“巨大的”堆栈支持很有用。

于 2012-05-07T13:42:06.677 回答
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还没有人提到的一个方面：

有限的堆栈大小是一种错误检测和遏制机制。

通常，C 和 C++ 中堆栈的主要工作是跟踪调用堆栈和局部变量，如果堆栈超出范围，则几乎总是设计和/或应用程序行为中的错误.

如果允许堆栈任意增长，这些错误（如无限递归）将很晚才被发现，只有在操作系统资源耗尽之后。这可以通过对堆栈大小设置任意限制来防止。实际大小并不那么重要，除了它足够小以防止系统退化。

于 2014-12-16T09:14:43.820 回答
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它只是一个默认大小。如果你需要更多，你可以得到更多——通常是通过告诉链接器分配额外的堆栈空间。

拥有大堆栈的缺点是，如果您创建许多线程，它们每个都需要一个堆栈。如果所有的堆栈都在分配多 MB，但不使用它，那么空间将被浪费。

您必须为您的程序找到适当的平衡点。

有些人，比如@BJovke，认为虚拟内存本质上是免费的。确实，您不需要物理内存来支持所有虚拟内存。您必须至少能够为虚拟内存提供地址。

但是，在典型的 32 位 PC 上，虚拟内存的大小与物理内存的大小相同——因为我们只有 32 位用于任何地址，无论是否虚拟。

因为进程中的所有线程共享相同的地址空间，所以它们必须在它们之间划分地址空间。在操作系统发挥作用后，“只”有 2-3 GB 空间用于应用程序。这个大小是物理和虚拟内存的限制，因为没有更多的地址。

于 2012-05-07T13:46:54.193 回答
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一方面，堆栈是连续的，因此如果您分配 12MB，则当您想要低于您创建的任何内容时，您必须删除 12MB。移动物体也变得更加困难。这是一个真实世界的示例，可能会使事情更容易理解：

假设您在房间周围堆放箱子。哪个更容易管理：

  • 将任何重量的盒子堆叠在一起，但是当您需要在底部放一些东西时，您必须撤消整堆。如果您想从堆中取出一件物品并将其交给其他人，您必须取下所有盒子并将盒子移到其他人的堆中（仅限堆叠）
  • 你把你所有的盒子（除了非常小的盒子）放在一个特殊的区域，在那里你不会把东西堆在其他东西上面，然后写下你把它放在一张纸上的地方（一个指针），然后把纸放在上面桩。如果您需要将盒子交给其他人，您只需将纸叠中的纸条递给他们，或者给他们一张纸的复印件并将原件留在您的纸堆中。（堆栈+堆）

这两个例子是粗略的概括，类比中有一些明显错误的点，但它足够接近，希望它可以帮助你看到这两种情况下的优势。

于 2012-05-07T13:41:17.650 回答
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按照从近到远的顺序考虑堆栈。寄存器离 CPU 很近（快），栈更远一些（但还是比较近），堆离得很远（访问慢）。

堆栈当然存在于堆上，但由于它被连续使用，它可能永远不会离开 CPU 缓存，使其比普通的堆访问更快。这是保持堆栈大小合理的原因；尽可能保持缓存。分配大堆栈对象（可能会在溢出时自动调整堆栈大小）违背了这一原则。

所以它是一个很好的性能范例，而不仅仅是旧时代的遗留物。

于 2014-03-17T09:39:23.000 回答
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例如，在 100MB 的堆栈中分配大对象会使大多数机器无法将它们一次加载到缓存中，这几乎违背了堆栈的目的。

堆栈的要点是将属于同一范围的小对象（因此通常需要一起或彼此靠近）一起存储在连续的内存地址中，以便程序可以将它们全部加载到缓存中同时，最大限度地减少缓存未命中，一般来说，CPU 必须等待的时间，直到它从较慢的 RAM 中获取一些丢失的数据。

存储在堆栈中的 50MB 对象不适合缓存，这意味着在每个缓存行之后会有一个 CPU 等待时间，直到从 RAM 中取出下一条数据，这意味着一个会阻塞调用堆栈并且没有任何意义与从堆中加载相比，受益（在速度方面）。

于 2021-04-07T16:11:42.143 回答
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许多你认为需要大量筹码的事情可以通过其他方式完成。

Sedgewick 的“算法”有几个很好的例子，通过用迭代替换递归，从递归算法（如 QuickSort）中“删除”递归。实际上，算法仍然是递归的，并且仍然存在 as 堆栈，但是您将排序堆栈分配在堆上，而不是使用运行时堆栈。

（我喜欢第二版，用 Pascal 给出算法。它可以用 8 美元。）

另一种看待它的方式是，如果您认为需要一个大堆栈，那么您的代码效率低下。有一种使用更少堆栈的更好方法。

于 2014-12-16T10:28:16.893 回答
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如果您可以有一个无限堆栈，那么每个虚拟地址都可能被堆栈使用。如果堆栈可以使用每个地址，那么堆就没有地方可去。您为堆变量选择的每个地址都可能被不断增长的堆栈覆盖。

换句话说，栈上的变量和堆上的变量占用同一个虚拟地址空间。我们需要某种方法来防止堆分配器在堆栈可能增长的地方分配数据。堆栈大小是一种简单的方法。堆分配器知道堆栈地址已被占用，因此它使用其他东西。

于 2022-02-23T04:38:33.373 回答
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我不认为有任何技术原因，但它会是一个奇怪的应用程序，它只是在堆栈上创建了一个巨大的超级对象。堆栈对象缺乏灵活性，随着大小的增加，问题变得更加严重——你不能在不破坏它们的情况下返回，也不能将它们排队到其他线程。

于 2012-05-07T13:48:35.233 回答