通过Stack Overflow线程栈溢出的问题实例，详解C++程序线程栈溢出的诸多细节

目录

1、问题说明

2、从Visual Studio输出窗口中找到了线索，发生了Stack Overflow线程栈溢出的异常

3、发生Stack Overflow线程栈溢出的原因分析

4、线程占用的栈空间大小说明

5、引发线程栈溢出的常见原因和场景总结

6、在问题函数入口处添加return语句，在Debug下运行，还是会发生线程栈溢出异常

7、在问题函数入口处添加return，到release下运行就不报线程栈溢出的异常了

8、如何查看函数入口处分配栈内存的汇编代码？

9、最后

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C++软件异常排查从入门到精通系列教程（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931C/C++实战进阶（已更新到380多篇，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.htmlVC++常用功能开发汇总（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585Windows C++ 软件开发从入门到精通（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12695902.htmlC++软件分析工具从入门到精通案例集锦（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795开源组件及数据库技术（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12458859.html网络编程与网络问题分享（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_2276111.html       今天通过项目中遇到的一个线程栈溢出的实例，详细讲解线程栈溢出问题的排查过程以及涉及的诸多细节，以供大家借鉴或参考。通过Stack Overflow线程栈溢出的问题实例，详解C++程序线程栈溢出的诸多细节

1、问题说明

        前段时间同事那边的代码出了问题，他为了实现某个新需求，在现有的代码中添加了一个业务消息，底层的业务模块将消息抛给上层模块，在上层模块中添加了该消息的响应函数去处理该消息，编译代码后运行，程序就直接闪退了。

       同事排查分析了很久，始终找不到问题，于是找到我，让我帮忙分析一下。他说将新加的消息处理函数注释掉，就不会有崩溃，放开代码后，崩溃就是必现的。基本可以确定是新加的消息处理函数有问题，但同事一直没找到原因。

2、从Visual Studio输出窗口中找到了线索，发生了Stack Overflow线程栈溢出的异常

        我到同事那边后，他复现了问题，打开函数调用堆栈页面，看程序崩溃在一个不相关的模块中。从现有的堆栈，看不到出问题的接口。切换到Output输出窗口中，看到了输出窗口的打印，看到了Stack overflow线程栈溢出的打印：

联想到是新加的消息处理函数后出现的，估计是新加的消息处理函数中引发了线程栈溢出的问题。

       于是让同事打开新加的消息处理函数的代码：

一眼就看出来问题，用TInstantConference_Api结构体定义了一个局部变量：

TMtInstantConference_Api tInstanceConfInfo;

这个结构体我们以前也经常用，该结构体的成员很多，定义的很大很复杂。用该结构体定义的局部变量占用的就是栈空间，会占用很大的栈空间，导致所在线程占用的总的栈空间超过了分配给线程的栈空间的上限，引发了Stack overflow线程栈溢出的异常。

3、发生Stack Overflow线程栈溢出的原因分析

       在程序中添加以下的测试代码：

int nSize = sizeof(TMtInstantConference_Api);

看看这个结构体的大小。打断点调试运行，上述代码返回的该结构体的大小为1096432/1024/1024 = 1.04MB。

       在Windows系统中，系统给每个线程分配的默认栈内存大小是1MB，而此处直接使用这个TInstantConference_Api结构体直接定义一个局部变量，光这个局部变量占用的栈内存就达到了1.04MB，就超过了所在线程的1MB的栈内存的上限，所以产生了Stack overflow线程栈溢出的异常。

4、线程占用的栈空间大小说明

       线程是系统分配栈空间的基本单元，即栈空间是分配给线程使用的。函数中的局部变量会占用栈内存，函数调用时传递给被调用函数的参数占用的内存空间也是栈内存。

在函数调用时，主调函数可能会通过栈将要传递给被调用函数的参数内存中的值压到栈上（栈内存），传递给被调用函数。这点在32位程序中比较常见，但在64位程序中因为64位寄存器比较多，就直接使用寄存器传递了，寄存器传递相对栈内存传递，效率会高一些。当然传递的参数比较多，或者参数内存比较大时，也会使用栈内存传递参数。

       线程在某一时刻占用的栈空间的实际大小，是当前线程的函数调用堆栈中所有函数占用的栈空间之和，如果总和超过了系统分配给当前线程的栈空间上限，就会引发Stack Overflow线程栈溢出的异常，进而导致程序发生崩溃。

在Windows系统中，系统给线程分配的默认栈内存大小是1MB。在Linux系统中，系统给线程分配的默认栈内存大小是8MB，可以在Linux系统中使用ulimit命令查看：

       这里涉及到C++程序在运行时所占用的内存分区，一般可分为栈内存区、堆内存区、全局/静态内存区、文字常量内存区及程序代码区5大分区。关于C++程序的内存分区，可以查看我的文章：

实例详解C++程序的五大内存分区https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/120958761

5、引发线程栈溢出的常见原因和场景总结

       引发线程栈溢出问题可能有以下几个可能：

1）函数递归调用的深度过深
因为一直在递归调用，在到达最底下的那层调用之前，递归函数一直没返回，栈空间一直没有释放，导致当前线程占用的栈空间越来越多，达到上限。
2）消息上触发函数的死循环调用
消息触发的函数死循环调用，因为死循环调用了，函数的栈空间一直没释放，导致当前线程占用的栈空间越来越多。这个问题我们在实际项目中遇到过两次。
3）定义了一个占用内存很大的局部变量
比如定义了一个很庞大的结构体，在一个函数中用该结构体定义了一个局部变量，假设该结构体接近或者大于1MB，则会直接导致线程栈溢出。
4）函数中使用switch...case语句，包含了大量的case分支
每个case分支中都定义了局部变量，导致当前函数占用了大量的栈空间。case分支中的局部变量的生命周期是在case分支中的，即代码运行到对应的case分支中时该分支中的局部变量才有“生命”，但其实这个局部变量的栈空间已经在函数入口处分配好栈空间了，并不是代码执行到case子句中才分配栈空间的。这点可以通过编写测试代码，查看函数入口处给当前函数分配栈空间的汇编代码就能看出来了，可以先顶一个变量查看汇编代码看看分配了多少栈空间，然后再增加一个变量，看看分配的栈空间是否变大。
5）多个if-else分支，每个分支中都有定义局部变量
引发问题的原因与多个case语句的原因是类似的，此处就不再赘述了。

       上述问题场景我在项目中都遇到过，我也是通过项目遇到的问题总结出上述场景的。实践出真知，大家要养成多思考多总结的习惯，这对提升个人技术水平、积累实践经验是很有用处的！

       之前也排查过一个典型的线程栈内存溢出问题，感兴趣的话，可以去查看我之前写的文章：

线程栈溢出异常，程序崩溃在汇编代码test dword ptr [eax],eax上的问题排查https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131743305

6、在问题函数入口处添加return语句，在Debug下运行，还是会发生线程栈溢出异常

       既然问题出在新加的消息处理函数中，同事尝试直接在该函数的入口处添加一句return语句：

直接将当前消息处理函数return掉。然后再次测试，还是会出现闪退，依旧是Stack overflow线程栈溢出的异常。

       其实依然出问题的原因很简单，可以查看该函数的汇编代码，在函数的入口处的汇编代码中我们可以看到给当前函数分配栈空间的汇编语句：（随便找个函数，在函数入口处设置断点，命中断点后，鼠标右键点击断点附近的代码，在弹出的右键菜单中点击“转到反汇编”去查看汇编代码上下文即可看到）

这句汇编代码在return之前，并且是编译时就确定加到二进制文件中的。

       所以，即使在函数入口处加了一句return，但函数入口处的汇编还是分配了栈空间，即还没执行到return这句代码时就已经给当前函数分配了栈内存，所以还是会导致Stack overflow线程栈溢出的异常。因为还没执行到问题函数的内部，在校验当前线程栈空间的代码时就出现了线程栈溢出的异常，所以函数调用堆栈中看不到该函数的调用。

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7、在问题函数入口处添加return，到release下运行就不报线程栈溢出的异常了

       同事特意测试了一下，保留函数入口处的return语句：（也可以在工程设置中，在Debug下开启优化，当然一般不这么设置，此处是为了验证问题）

编译release版本，然后跑release版本并没有发生Stack overflow线程栈溢出的异常。也让我帮忙看看这是啥原因。

       其实原因很简单，想想应该就知道了，是Release下的优化起的作用。因为Debug下为了调试将优化关闭了，而Release下是开启优化的，在Release下编译器发现函数入口处就return了，就直接把return后面的代码都优化掉了，只保留return语句，所以生成的二进制文件中就不会分配那么大的栈内存了，就不会有线程栈溢出的异常了。

8、如何查看函数入口处分配栈内存的汇编代码？

       随便找一个函数，在函数开始处打上一个断点：

然后开启调试运行，当命中断点时，直接右键点击断点处，在弹出的右键菜单中点击“转到反汇编”菜单项：

即可查看对应的汇编代码，给函数分配栈空间的代码如下：

系统给线程分配的1MB的栈空间，当前线程中的函数会占用这一栈空间，这里涉及到ebp和esp两个寄存器，ebp用来存放当前函数的栈基址，esp用来存放当前函数的栈顶地址。

       栈内存是从大地址向小地址使用的，对于被调用函数，其栈基址就是主调函数的栈顶地址，保存到ebp中，即mov ebp, esp（可以看上面汇编截图中的入口处）。然后在被调用函数中，在该被调用函数入口处的esp，就是主调函数的栈顶地址，减去一个数值，同时将减的结果赋值给当前的esp。这样被调函数占用的栈空间范围就是当前函数的esp到ebp中的范围，其中esp < ebp。

       这里结合函数调用时的栈分布更好理解，关于函数调用时的栈分布，可以查看我的文章：

C++函数调用栈分布详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/121001096

9、最后

       本文通过一个Stack Overflow线程栈溢出的问题实战分析实例，详细讲解了线程栈溢出涉及到的诸多细节，有一定的参考价值，希望对大家能有所帮助。