關於C語言開大數組溢出的問題

       上週的CCF/CSP認證成績出來了，第四題用粗暴的Dijkstra的思想強行遍歷，本來估計能拿個60分，結果爆0分，耿耿於懷。

       我考試用的是C++。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int dis[8000][8000];
    //代碼
}

       沒記錯的話，當時是因爲像上面代碼一樣在main函數裏面開了個8000*8000的數組（這道題用Vector來模擬鏈表確實是很省空間的做法，但既然用了O(n^2)的算法，就不指望能過60分以後的數據了，還有，這篇文章的重心不在怎麼解題，所以我就不放題目了），結果DEV-CPP編譯每次都報溢出，我就想着估計是DEV-CPP的問題吧，畢竟我平時用的都是CodeBlocks。當時還仔細算了下:

       8000*8000*4/1024/1024≈244 MB.

       8192*8192*4/1024/1024≈256 MB.

       題目給了256MB的內存，能開8192*8192的數組，只開8000*8000怎麼樣都不應該爆空間吧。於是開着100*100的小數組，將各種可能的樣例測試通過後，我就提交了代碼，提交前刻意把100*100的改回8000*8000，想盡可能地蹭分。

       結果——這道題0分了。

       我不服，於是我用CodeBlocks將代碼重新敲了一遍……吶，結果如下，看來不是代碼編輯器配置的問題了。

      

       再之後，改成1000*1000也會溢出。不科學啊？我以前刷過一些OJ，也開過百萬級別的數組而且沒有報錯過啊！我立刻查了幾道曾經在hduoj上提交的題目的代碼，數組都是這麼開的：

#include<iostream>
using namespace std;
int dis[8000][8000];
int main()
{
    //代碼
}

       區別很明顯，開成全局數組。改了重新碼了一遍的代碼，編譯一下，果然通過了。提交了代碼，也果然是我預計的60分（別說我沒追求），空間使用也在估計的範圍左右……

       △所以，發生了啥？爲啥數組作爲全局變量空間可以開那麼大，作爲main函數裏面的局部變量卻只能開那麼小？

       這就涉及到了C語言的內存分配問題，上課的時候都聽說過，C語言佔用的內存可以分爲5個區：

           ①代碼區（Text Segment）：不難理解，就是用於放置編譯過後的代碼的二進制機器碼。

           ②堆區（Heap）：用於動態內存分配。一般由程序員分配和釋放，若程序員不釋放，結束程序時有可能由操作系統回收。（其實就是malloc()函數能夠掌控的內存區域）

           ③棧區（Stack）:由編譯器自動分配和釋放，一般用來存放局部變量、函數參數（敲黑板劃重點了！）。

           ④全局初始化數據區/靜態數據區（Data Segment）：顧名思義，就是存放全局變量和靜態變量的地方。這個區域被整個進程共享。

           ⑤未初始化數據區（BSS）：在運行時改變值。改變值（初始化）的時候，會根據它是全局變量還是局部變量，進到他們該去的區。否則會持續待在BSS裏面與世無爭。（待會兒會用實驗來證明並感受它的存在。）

       代碼區和堆區不贅述，不在我關注的範圍內。貌似空間大小取決於內存的大小和CPU的尋址空間。

       我今天只講一講Stack和Data Segment這兩個導致我爆0分的玩意兒。

       在Windows下，Data Segment的所允許的空間大小取決於剩餘內存的大小，也就是說，如果電腦剩餘8G內存的話，int類型的二維數組甚至可以開到46340*46340的大小；

       而Stack的空間只有2M！！也就是2*1024*1024=2097152字節，局部變量空間頂多放得下下524288個int類型！

       行吧，知道上述幾個關鍵後，一開始的問題就不是問題了。但我想在局部中開一個大數組怎麼辦？很簡單，將它歸到Data Segment中：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    static int dis[8000][8000];
    //代碼
}

       由於靜態變量和全局變量一樣，都是存在Data Segment中的，所以這麼做，相當於把大數組開在了Data Segment中，不會因爲堆棧溢出2M空間而報錯了。（這樣做的話，需要注意局部函數的初始化）。

      

       △深入：BSS區的存在！

       其實，文章本來在這裏就要結束了，但是我閒着蛋疼，手動二分，強行找到了Stack區所能開的int數組的大小（真實情況下不可能是2M剛好），然後發現了神奇的一幕（後來才知道BSS區的存在），於是乾脆就寫出來了：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072]; //520072
}

       520072是我手動二分得到的結果，如果開520073的話會堆棧溢出（不同電腦不知道一不一樣）。

      520073*4/1024/1024≈1.984MB（接近2MB，沒毛病）

       然而，神奇的一幕出現了：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a1;int a2;int a3;int a4;int a5;int a6;int a7;int a8;int a9;
    int b1;int b2;int b3;int b4;int b5;int b6;int b7;int b8;int b9;
｝

       理論上，我開第520073個整型出來的時候，編譯器應該報堆棧溢出的錯誤纔對，然而並沒有！然而並沒有！

       這就涉及到了我剛纔提到的未初始化數據區（BSS）的存在了——在運行時改變值。改變值（初始化）的時候，會根據它是全局變量還是局部變量，進到他們該去的區。否則會持續待在BSS裏面與世無爭。

       在給未初始化的變量賦值之前，它們始終待在BSS區，所以Stack區並不會溢出。而在局部定義數組的時候，數組會自動初始化爲全0，所以數組在剛被定義的時候就塞進Stack區了，纔會出現int dis[520073]直接報堆棧溢出的問題。

       證明上述說法的代碼如下：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a=10；
}

這段代碼在運行時會堆棧溢出。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int dis[520072];//520072
    int a;
    while(1){}
    a=10;
}

這段代碼會正常進入循環中，始終不會報堆棧溢出。

      

       行了，就說這麼多了，祭奠我可憐的0分題。實在好奇什麼題的話……算了，貼個題目罷……