堆栈溢出原理是什么

朱雀 2021-01-27 07:10 739阅读 0赞

堆栈（Stack）是一种抽象数据结构，是一组相同数据类型的组合，所有的操作均在堆栈顶端进行，具有“后进先出”的特性，即最后一个放入堆栈中的物体总是被最先拿出来。堆栈中两个最重要的是PUSH（进栈）和POP（出栈），PUSH操作在堆栈的顶部加入一个元素，POP操作相反，在堆栈顶部移去一个元素，并将堆栈的大小减一。水满则溢，堆栈是有一定容量限制的，当超出了该容量限制，就会发生溢出。

堆栈溢出是什么

内存中的堆与栈

事实上，堆和栈是不同的数据结构概念，堆栈溢出也可细化为堆溢出和栈溢出两种。栈有两个特性：只能从栈的顶端存取数据；数据的存取符合后进先出的原则。所谓后进先出，其实就如同自助餐中餐盘在桌面上一个一个往上叠放，在取用时先拿最上面的餐盘，这是典型的堆栈概念的应用。堆是一种树结构，准确地说是一个完全二叉树。

在内存中，当一个可执行程序被装入到内存时，主要包括两个部分：代码和数据。代码会被装入到内存中的代码区，数据区又由3部分组成：①全局变量：根据其是否有初始值，被装入到内存中的未初始化数据区和初始化数据区；②局部变量：在函数调用发生时存放在栈中；③动态内存空间：在程序运行时申请的动态内存空间存放在堆中。

栈区(stack)是后进先出的结构，向低地址进行扩展，是一块连续的内存区域，栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定的，只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常来提示栈发生溢出。栈空间是系统自动分配、释放的，存放函数的参数值、局部变量的值等。一般来说，进栈的顺序首先为主函数中的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址先进栈，其次是参数由右往左依次进栈，最后是函数中的局部变量进栈，出栈顺序与进栈顺序相反，对于程序来说，出栈就意味着函数执行完毕，函数空间将被系统完全释放掉。

堆区一般由程序员自己申请，并指明大小，程序最后进行释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统回收（注意，如果是C/C++语言，程序不进行对空间回收，而Java语言中有专门的垃圾回收器进行回收），堆区与数据结构中的堆有所不同，分配方式类似于链表。堆区向高地址扩展。

堆栈溢出原理

堆栈溢出是说堆区和栈区的溢出，二者同属于缓冲区溢出。从上面关于堆区和栈区的解释可以看出，一旦程序确定，堆栈内存空间的大小就是固定的，当数据已经把堆栈的空间占满时，再往里面存放数据就会超出容量，发生上溢；当堆栈中的已经没有数据时，再取数据就无法取到了，发生下溢。需要注意的是，栈分为顺序栈和链栈，链栈不会发生溢出，顺序栈会发生溢出。