Question

堆栈是一个连续的块包含数据的内存。一个寄存器称为堆栈指针（SP）点到堆栈的顶部。底部堆栈的位置是固定的。

内核的堆栈如何固定？

Answer 1

我输出了一个更长的答案，但是它很粗糙，所以这里的答案较短......

当进程启动时，它需要一个堆栈，以便在调用函数时存储临时值（即自动分配）或堆栈帧。这个堆栈的内存必须来自某个地方。

操作系统所做的是在堆栈的虚拟内存中创建映射，并将堆栈指针分配给该块的高地址。在预定义堆栈中，堆栈指针在解除引用之前递减，初始堆栈指针实际上是映射空间中最后一个地址之后的地址。

当进程尝试在堆栈上放置某些东西时，它会导致访问此内存区域，该区域没有映射到它的任何物理RAM。这会导致页面错误，从而导致操作系统将最少使用（或接近它）的RAM页面踢入交换驱动器或页面文件，并将物理RAM页面重新分配给正在访问的堆栈页面。现在有物理RAM，操作系统返回并继续进程，将推送的数据放入堆栈内存。

那么如果你把所有东西从堆栈中弹出然后尝试再次弹出会发生什么？最后一个pop，其中堆栈指针处于其初始值，导致访问不映射到堆栈的虚拟内存地址。这会导致分段错误，这意味着该进程尝试访问它从未分配的内存。操作系统通过终止流程并尽可能清理来做出响应。

为什么不将页面映射到堆栈的末尾？因为这会导致读取未初始化的RAM，其中包含过去使用该物理RAM页面的内容。只有无法这可以产生一个功能正常的程序（更不用说这是一个巨大的安全风险），所以最好还是杀死程序。

Answer 2

这将是堆栈本身实现的一部分。如果您在（例如）C中实现堆栈，则可以存储堆栈指针和当前元素数。或者堆栈指针以及堆栈的基础，如：

typedef struct {
    int *sp_empty;
    int *sp;
    int *sp_full;
} tIntStack;

tIntStack stk;

// Initialise 20-element stack.
stk.sp = stk.sp_empty = malloc (sizeof(int) * 20);
stk.sp_full = &(stack[20]);

// Push a value x, detecting overflow.    
if (stk.sp == stk.sp_full) { error here}
*(stk.sp) = x;
stk.sp++;

// Pop a value x, detecting underflow.    
if (stk.sp == stk.sp_empty) { error here}
stk.sp--;
x = *(stk.sp);

如果您正在谈论CPU堆栈（返回地址等），您可能会因崩溃而检测到堆栈下溢。不好。

例如，在处理器限制为64K地址空间的旧时代，CPU通常会测试内存，直到找到第一个与刚刚写入的内容不相同的字节（在启动过程中）。这是超出实际物理内存的第一个字节，因此它们将SP设置为低于该值。当然，一些（少量）机器具有 64K的物理RAM，所以只需将SP设置为地址空间的顶部。

现在，在大地址空间，虚拟内存，多任务操作系统中，这个过程稍微复杂一点，但它仍然归结为（在大多数情况下）：

为流程分配地址空间。
SP设置在该地址空间的某个位置。
流程运行。

那时，就内核而言，你可能就自己而言。除了任务切换和按要求提供服务之外，它的责任在代码开始运行时停止，但这与您的堆栈无关。如果你的错误代码溢出或下溢了堆栈，那就是你的问题。

内核可以检查你的任务开关上的SP，看看你是否做错了什么，但这绝不是保证。它还可以使用硬件内存保护来检测下溢（如果堆栈位于分配的地址空间的顶部）。但同样，这完全取决于您正在使用的内核。

Answer 3

我认为你的意思是“固定在进程的内存空间中”，而不是“固定在整个内存中”。您可以通过搜索类似

的行来查看堆栈底部在任何最新Linux系统中的位置

bfbce000-bfbe3000 rw-p bffeb000 00:00 0          [stack]

在cat /proc/<pid-here>/maps的输出中

。在这种情况下，堆栈的底部是0xbffeb000。在我的系统中，所有堆叠底部似乎都落在bffca000 bffcb000 bffdd000 bffe0000 bffe4000 bffe6000 bffeb000之一（循环完成~200个过程之后）。

我猜这些值是在内核深处分配的，无论在哪里创建进程。

Answer 4

实际上，堆栈底部有一些东西。在堆栈之后，有argv数组的元素，然后是env数组的元素。接下来是障碍，然后是libc代码。

堆栈的底部是如何确定的？

4 个答案: