栈的概念以及栈溢出

在《C语言程序的内存布局（内存模型）》中我们讲到，程序的虚拟地址空间分为多个区域，栈（Stack）是其中地址较高的一个区域。栈（Stack）可以存放函数参数、局部变量、局部数组等作用范围在函数内部的数据，它的用途就是完成函数的调用。

栈内存由系统自动分配和释放：发生函数调用时就为函数运行时用到的数据分配内存，函数调用结束后就将之前分配的内存全部销毁。所以局部变量、参数只在当前函数中有效，不能传递到函数外部。

栈的概念

在计算机中，栈可以理解为一个特殊的容器，用户可以将数据依次放入栈中，然后再将数据按照相反的顺序从栈中取出。也就是说，先放入的数据最后才能取出，而最后放入的数据必须先取出。这称为先进后出（First In Last Out）原则。

放入数据常称为入栈或压栈（Push），取出数据常称为出栈或弹出（Pop）。如下图所示：

图：数据的出栈和入栈

可以发现，栈底始终不动，出栈入栈只是在移动栈顶，当栈中没有数据时，栈顶和栈底重合。

从本质上来讲，栈是一段连续的内存，需要同时记录栈底和栈顶，才能对当前的栈进行定位。在现代计算机中，通常使用ebp寄存器指向栈底，而使用esp寄存器指向栈顶。随着数据的进栈出栈，esp 的值会不断变化，进栈时 esp 的值减小，出栈时 esp 的值增大。

ebp 和 esp 都是CPU中的寄存器：ebp 是 Extend Base Pointer 的缩写，通常用来指向栈底；esp 是 Extend Stack Pointer 的缩写，通常用来指向栈顶。

如下图所示是一个栈的实例：

栈的大小以及栈溢出

对每个程序来说，栈能使用的内存是有限的，一般是 1M~8M，这在编译时就已经决定了，程序运行期间不能再改变。如果程序使用的栈内存超出最大值，就会发生栈溢出（Stack Overflow）错误。

一个程序可以包含多个线程，每个线程都有自己的栈，严格来说，栈的最大值是针对线程来说的，而不是针对程序。

栈内存的大小和编译器有关，编译器会为栈内存指定一个最大值，在 VC/VS 下，默认是 1M，在 C-Free 下，默认是 2M，在 Linux GCC 下，默认是 8M。

当然，我们也可以通过参数来修改栈内存的大小。以 VS2010 为例，在工程名处右击，会弹出一个菜单，选择“属性”，会出现一个对话框，如下图所示：

该图中，我们将栈内存设置为 4M。提示：栈也经常被称为堆栈，而堆依然称为堆，所以堆栈这个概念并不包含堆，大家要注意区分。

当程序使用的栈内存大于默认值（或者修改后的值）时，就会发生栈溢出（Stack Overflow）错误。使用 VS2010 并切换到 Debug 模式，运行如下的代码：

int main(){
    char str[1024*1024*2] = {0};
    return 0;
}

局部字符数组 str 存储在栈上，占用 2M 的内存，超出了默认值 1M，所以会发生栈溢出错误，如下图所示：