《windows核心编程》- 线程栈

当系统创建线程的时候，会为线程栈预订一块地址空间区域，并给该区域调拨一些物理存储器。默认会预订1MB的地址空间并调拨两个页面的存储器。但是在构建 应用程序的时候可以改变这个默认值

在构建应用程序的时候链接器会把栈的大小写入到exe和dll文件的pe文件头中，当创建线程的时候会根据PE文件头中的大小来预订空间区域。在调用CreateThread或_beginthreadex的时候开发人员可以指定需要在一开始就调拨的地址空间大小和存储器大小。

下面显示了一台页面大小为4KB的机器上线程栈的地址空间区域（基址为0x08100000 ）。该线程栈的地址空间区域和所调拨给该区域的都具有PAGE_READWRITE保护属性。

在预订地址空间后，系统会给区域顶部的两个页面调拨物理存储器。在线程开始之前系统会把线程栈的指针指向最上面那两个页面的末尾。这个页面就是线程开始使用栈的地方。区域顶部往下的第二个页面被称为防护页面。随着调用的越来越多，调用树也越来越深，线程也需要越来越多的栈空间

当线程试图访问防护页中的内存时，系统会得到通知这时系统会先给防护页面下面的那个页面调拨存储器，接着去除当前防护页面的PAGE_GUARD保护属性标志，然后给刚调拨的存储页指定PAGE_GUARD保护属性标志。该项技术使得系统能够在线程需要的时候才增加栈存储器大小。如果线程的调用树 断加深，那么栈空间区域看起来会像下图这样

 

假设线程调用树非常深，CPu的栈指针寄存器指向的内存地址为0x08003004现在当线程调用另一个函数时，系统必须调拨更多的物理存储器。但是当系统给0x0800100的页面调拨物理存储器时，它的做法和给区域中的其他部分调拨物理存储器有所不同。

由上图可知，系统会除去0x08001000处的PAGE_GUARD保护属性标志，然后给地址为0x08001000的页面调拨物理存器。区别在于系统不会给刚调拨的物理存储器0x09001000指定防护属性。意味着栈的地址空间已经放满了字所能容纳得下的所有物理存储器。系统永远不会给区域底部的那个页面调拨存储器。

当系统给0x080000000调用物理存储器时，它会执行一个额外的操作：抛出EXCEPTION_STACK_OVERFLOW异常。

可以用函数SetThreadStackGuarante函数来设置抛出前面讲的EXCEPTION_STACK_OVERFLOW异常。

为什么系统始终不给栈地址空间最底部的页面调拨物理存储器。这样做目的是为了保护进程中其它数据。使他们不会因为意外的内存写越界而遭到破坏。如果栈越过了所预订的区域，那么线程就会覆盖进程地址空间中其它数据。

另一种很难找到的缺陷是 栈下溢 看下面代码

 

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstExe,HINSTANCE ,PTSTR pszCmdLine,int nCmdShow)
{
    BYTE aBytes[100];
    aBytes[10000] = 0; //stack underflow
    
    return 0;
}

这段代码试图访问线程栈之外的内存。编译器和链接器无法发现代码中的此类错误。这条语句可能引发访问违规，也可能不会（如果访问的刚好是被调拨的话），发生这种情况程序可能会破坏进程另外的一部分内存，而系统是无法检测到的。下面代码中的栈一溢总会引起内存破坏，因为程序刚好在线程栈的后面分配了一块内存。

DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
    BYTE aBytes[0x10];
    
    MEMORY_BASIC_INFOMATION mbi;
    SIZE_T size = VirtualQuery(aBytes,&mbi,sizeof(mbi));
    SIZE_T s = (SIZE_T) mbi.AllocationBase + 1024 * 1024;
    PBYTE pAddress = (PBYTE) s;
    
    BYTE * pBytes = (BYTE*) VirtualAlloc(pAddress,0x10000,MEM_COMMIT | MEM_RESERVE,PAGE_READWRITE);
    aBytes[0x1000] = 1; //Write in the allocated block,past the stack
    return 0
}

16.1 C/C++运行库的栈检查函数

c++运行库中有一个栈检查函数。在编译代码时，编译器会在必要时生成代码来调用该函数。这个函数的目的是为了确保已经给线程栈调拨了物理存储器。

出处： http://www.cnblogs.com/zhangdongsheng/

作者： 张东升