c - 在大多数操作系统中，为什么堆栈不能在运行时增加？

Question

是为了避免碎片化吗？还是其他什么原因？内存分配的设置生命周期是一个非常有用的构造，与之相比，malloc()它具有手动生命周期。

Answer 1

在程序执行过程中，用于堆栈的空间会随着函数的调用和返回而频繁增加和减少。堆栈允许的最大空间通常是一个固定限制。

在较旧的计算机中，内存是一种非常有限的资源，它可能仍然存在于小型设备中。在这些情况下，硬件能力可能会对最大堆栈大小施加必要的限制。

在具有大量内存的现代系统中，堆栈可能有很多可用空间，但允许的最大值通常设置为较低的值。这提供了一种捕获“失控”程序的方法。通常，控制程序使用多少堆栈空间是软件工程中被忽视的部分。限制是根据实际经验设定的，但我们可以做得更好。¹

从理论上讲，可以给一个程序一个小的初始限制，如果它发现自己正在处理一个“大”问题，它可以告诉操作系统它打算使用更多。这仍然可以捕获大多数“失控”程序，同时允许精心设计的程序使用更多空间。然而，总的来说，我们设计的程序使用堆栈进行程序控制（管理函数调用和返回，以及用于本地数据的适度空间）和其他内存用于正在操作的数据。所以堆栈空间在很大程度上是程序设计（固定）而不是问题大小的函数。该模型一直运行良好，因此我们继续使用它。

脚注

¹例如，对于每个不使用具有运行时可变大小的对象的例程，编译器可以报告该例程在通过它的任何路径中使用的最大空间。链接器或其他工具可以报告任何调用树[因此没有循环]使用的最大堆栈空间。其他工具可以帮助分析调用图中具有潜在递归的堆栈使用情况。

Answer 2

在大多数操作系统中，为什么堆栈不能在运行时增加？

这对 Linux 来说是错误的。在最近的 Linux 系统上，每个线程都有自己的调用堆栈（请参阅pthreads(7)），并且应用程序可以（通过巧妙的技巧）在查询调用堆栈后使用mmap(2)和mremap(2)/proc/通过(请参阅proc(5)并使用/proc/self/maps) ，例如pmap(1)。

当然，这样的代码是特定于体系结构的，因为在某些情况下，调用堆栈会朝着增加地址的方向增长，而在其他情况下会朝着减少地址的方向增长。

另请阅读操作系统：三个简单的部分和OSDEV wiki，并研究GNU libc的源代码。

顺便说一句，Appel 的书Compiling with Continuations，他的旧论文Garbage Collection can be faster than Stack Allocation和这篇关于Compiling with Continuations and LLVM 的论文可能会让您感兴趣，两者都与您的问题非常相关：有时，几乎“没有调用堆栈”，“增加它”是没有意义的。