关于C语言开大数组溢出:内存分配问题

关于C语言开大数组溢出

#include
using namespace std;
int main(){
    int dis[8000][8000];
    return 0;
}

      上面代码一样在main函数里面开了个8000*8000的数组,结果DEV-CPP编译每次都报溢出,仔细算了下:
8000*8000*4/1024/1024 ≈ 244 MB
8192*8192*4/1024/1024 ≈ 256 MB

      题目给了256MB的内存,能开81928192的数组,只开80008000怎么样都不应该爆空间吧。于是用CodeBlocks将代码重新敲了一遍,结果如下,看来不是代码编辑器配置的问题了。
关于C语言开大数组溢出:内存分配问题_第1张图片
      再之后,改成1000*1000也会溢出。不科学啊!立刻查了几道曾经在hduoj上提交的题目的代码,数组都是这么开的:

#include
using namespace std;
int dis[8000][8000];
int main()
{
    //代码
}

      区别很明显,开成全局数组。改了重新码了一遍的代码,编译一下,果然通过了。所以,为什么数组作为全局变量空间可以开那么大,作为main函数里面的局部变量却只能开那么小?

△这就涉及到了C语言的内存分配问题,C语言占用的内存可以分为5个区:

  • 代码区(Text Segment):不难理解,就是用于放置编译过后的代码的二进制机器码。
  • 堆区(Heap):用于动态内存分配。一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,结束程序时有可能由操作系统回收。(其实就是malloc()函数能够掌控的内存区域)
  • 栈区(Stack):由编译器自动分配和释放,一般用来存放局部变量、函数参数(敲黑板划重点了!)。
  • 全局初始化数据区/静态数据区(Data Segment):顾名思义,就是存放全局变量和静态变量的地方。这个区域被整个进程共享。
  • 未初始化数据区(BSS):在运行时改变值。改变值(初始化)的时候,会根据它是全局变量还是局部变量,进到他们该去的区。否则会持续待在BSS里面与世无争。(待会儿会用实验来证明并感受它的存在。)

      在Windows下,Data Segment的所允许的空间通常为2G,而Stack的空间只有2M,也就是210241024=2097152字节,局部变量空间顶多放得下下524288个int类型.
      知道上述几个关键后,一开始的问题就不是问题了。但我想在局部中开一个大数组怎么办?很简单,将它归到Data Segment中:

#include
using namespace std;
int main()
{
    static int dis[8000][8000];
    //代码
}

      由于静态变量和全局变量一样,都是存在Data Segment中的,所以这么做,相当于把大数组开在了Data Segment中,不会因为堆栈溢出2M空间而报错了。(这样做的话,需要注意局部函数的初始化)

△深入:BSS区的存在!
      其实,文章本来在这里就要结束了,但是我闲着蛋疼,手动二分,强行找到了Stack区所能开的int数组的大小(真实情况下不可能是2M刚好),然后发现了神奇的一幕(后来才知道BSS区的存在),于是干脆就写出来了:

#include
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072]; //520072
}

      520072是我手动二分得到的结果,如果开520073的话会堆栈溢出(不同电脑不知道一不一样)。
520073*4/1024/1024 ≈ 1.984 MB(接近2MB,没毛病)
       然而,神奇的一幕出现了

#include
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a1;int a2;int a3;int a4;int a5;int a6;int a7;int a8;int a9;
    int b1;int b2;int b3;int b4;int b5;int b6;int b7;int b8;int b9;

      理论上,我开第520073个整型出来的时候,编译器应该报堆栈溢出的错误才对,然而并没有!然而并没有!

      这就涉及到了我刚才提到的未初始化数据区(BSS)的存在了——在运行时改变值。改变值(初始化)的时候,会根据它是全局变量还是局部变量,进到他们该去的区。否则会持续待在BSS里面与世无争。

      在给未初始化的变量赋值之前,它们始终待在BSS区,所以Stack区并不会溢出。而在局部定义数组的时候,数组会自动初始化为全0,所以数组在刚被定义的时候就塞进Stack区了,才会出现int dis[520073]直接报堆栈溢出的问题。

证明上述说法的代码如下:

#include
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a=10}

      这段代码在运行时会堆栈溢出。

#include
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a;
    while(1){}
    a=10;
}

      这段代码会正常进入循环中,始终不会报堆栈溢出。

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