在 C++ 中将调用堆栈扩展到磁盘？

Question

当涉及到大规模递归方法调用时，必须通过修改适当的编译器参数来扩展调用堆栈大小，以避免堆栈溢出。

让我们考虑编写一个布局足够简单的便携式应用程序，以便其用户只需要具备最少的技术知识，因此手动配置虚拟内存是不可能的。

运行大规模递归方法（显然在幕后）可能会导致超过调用堆栈限制，特别是如果运行应用程序所在的机器内存有限。

聊够了： 在 C++ 中，是否可以手动将调用堆栈扩展到磁盘以防内存（几乎）已满？

Answer 1

这可能只是勉强可能。

使用协程库。这样，您就可以从堆中分配自己的堆栈。重组您的代码以跟踪它在调用堆栈中的深度，当它变得危险时，创建一个新的 cothread 并切换到它。当您运行堆内存不足时，冻结旧的共线程并释放它们的内存。当然，你最好确保将它们解冻到同一个地址——所以我建议你自己将它们的堆栈分配到你自己可以控制的区域之外。事实上，为 cothread 堆栈重复使用同一块内存并一次将它们换入换出可能更容易。

将算法重写为非递归当然更容易。

这可能是它工作的一个例子，或者它可能只是偶然打印出正确答案：

#include <stdio.h>
#include "libco.h"

//byuu's libco has been modified to use a provided stack; it's a simple mod, but needs to be done per platform
//x86.c:
////if(handle = (cothread_t)malloc(size)) {
//handle = (cothread_t)stack;

//here we're going to have a stack on disk and have one recursion's stack in RAM at a time
//I think it may be impossible to do this without a main thread controlling the coroutines, but I'm not sure.

#define STACKSIZE (32*1024)
char stack[STACKSIZE];

FILE* fpInfiniteStack;
cothread_t co_mothership;

#define RECURSING 0
#define EXITING 1
int disposition;

volatile int recurse_level;

int call_in_cothread( int (*entrypoint)(int), int arg);

int fibo_b(int n);
int fibo(int n)
{
    if(n==0)
        return 0;
    else if(n==1) 
        return 1;
    else {
        int a = call_in_cothread(fibo,n-1);
        int b = call_in_cothread(fibo_b,n-2);
        return a+b;
    }
}
int fibo_b(int n) { printf("fibo_b\n"); return fibo(n); } //just to make sure we can call more than one function

long filesize;
void freeze()
{
    fwrite(stack,1,STACKSIZE,fpInfiniteStack);
    fflush(fpInfiniteStack);
    filesize += STACKSIZE;
}
void unfreeze()
{
    fseek(fpInfiniteStack,filesize-STACKSIZE,SEEK_SET);
    int read = fread(stack,1,STACKSIZE,fpInfiniteStack);
    filesize -= STACKSIZE;
    fseek(fpInfiniteStack,filesize,SEEK_SET);
}

struct 
{
    int (*proc)(int);
    int arg;
} thunk, todo;

void cothunk()
{
    thunk.arg = thunk.proc(thunk.arg);
    disposition = EXITING;
    co_switch(co_mothership);
}

int call_in_cothread(int (*proc)(int), int arg)
{
    if(co_active() != co_mothership)
    {
        todo.proc = proc;
        todo.arg = arg;

        disposition = RECURSING;
        co_switch(co_mothership);
        //we land here after unfreezing. the work we wanted to do has already been done.
        return thunk.arg;
    }

NEXT_RECURSE:
    thunk.proc = proc;
    thunk.arg = arg;
    cothread_t co = co_create(stack,STACKSIZE,cothunk);
    recurse_level++;
NEXT_EXIT:
    co_switch(co);

    if(disposition == RECURSING)
    {
        freeze();
        proc = todo.proc;
        arg = todo.arg;
        goto NEXT_RECURSE;
    }
    else
    {
        recurse_level--;
        unfreeze();
        if(recurse_level==0)
            return thunk.arg; //return from initial level of recurstion
        goto NEXT_EXIT;
    }

    return -666; //this should not be possible
}

int main(int argc, char**argv)
{
    fpInfiniteStack = fopen("infinite.stack","w+b");
    co_mothership = co_active();
    printf("result: %d\n",call_in_cothread(fibo,10));
}

现在您只需要检测系统中有多少内存、可用内存有多少、调用堆栈有多大以及调用堆栈何时耗尽，这样您就知道何时部署无限堆栈。对于一个系统来说，这不是一件容易的事，更不用说便携地做到这一点了。最好了解堆栈的实际用途而不是对抗它。

Answer 2

可行。您需要一些程序集来操作堆栈指针，因为没有直接从 C++ 访问它的标准化方法（据我所知）。到达那里后，您可以指向您的内存页面并负责内存的换入和换出。已经有图书馆在为您做这件事。

另一方面，如果系统提供商认为分页内存或其他虚拟内存技术在平台上没有 work/be 价值，他们可能有很好的理由（很可能会非常慢） .尝试让您的解决方案在没有递归的情况下工作，或者更改它以使递归适合可用的内容。即使效率较低的实现最终也会比磁盘分页递归更快。

在 C++ 中将调用堆栈扩展到磁盘？

Extend call stack to disk in C++?

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