C/C++开大数组溢出问题

编译环境为 codeblocks 17.12
编译的语言为C++

问题描述

数据结构作业，老师要求用 100 W 的随机数做排序，测试各种排序算法的时间及性能。在作业的过程中就发现，当直接开辟数组超过一定大小后会产生溢出，这里就涉及到 C++ 如何开辟大数组的问题

直接开辟 100w 大小数组，内存溢出。

产生原因

用 C 语言直接定义数组，数组空间是开辟在 C 语言占用内存空间的栈区，而栈区开辟的内存有限导致内存溢出。

这里需要普及一下C语言内存分配的问题，C语言占用的内存可以分为5个区：

①代码区（Text Segment）：用于放置编译过后的代码的二进制机器码。

②堆区（Heap）：用于动态内存分配。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，结束程序时有可能由操作系统回收。（其实就是malloc()函数能够掌控的内存区域）

③栈区（Stack）:由编译器自动分配和释放，一般用来存放局部变量、函数参数（敲黑板划重点了！）。

④全局初始化数据区/静态数据区（Data Segment）：顾名思义，就是存放全局变量和静态变量的地方。这个区域被整个进程共享。

⑤未初始化数据区（BSS）：在运行时改变值。改变值（初始化）的时候，会根据它是全局变量还是局部变量，进到他们该去的区。相当于临时存放的一个地方，不知道设置这个区的意义是什么，这个有待进一步研究。

在 Windows 下，Data Segment 的所允许的空间大小取决于剩余内存的大小，也就是说，如果电脑剩余 8 G 内存的话，int 类型的二维数组甚至可以开到 46340*46340 的大小，没有亲自试验过。

而Stack的空间只有 2 M ！也就是 210241024=2097152 字节，局部变量空间顶多放得下下 524288 个 int 类型，这也就是为什么数组直接开 100 w 大小会爆掉。

解决办法

方法一：用 malloc( ) 函数定义数组，这样可以将数组开辟在堆区。

方法二：定义全局变量或者静态变量，这两者的作用和效果都是一样的。

对于百万级别的数组，这两种办法都能够很好的解决。

下面我们测试一下这两种方法下数组开到多大会爆掉。。

第一方法：下面是我手调加上程序得出来的能开辟出来的最大空间

491,830,259*4=1,967,321,036（字节）
1,967,321,036 / 1024 ≈ 1,921,211 （KB）
1,921,211 / 1024 ≈ 1876 （MB）
我的电脑总内存是 8 GB ，能够开到这么大也算合理，具体可能会因为电脑配置的不同而不一样。

第二种方法：直接测试上面的最大值，可以看出，没有问题。

继续往上加到这个数的时候出现了可能崩的情况

可以看出这种分配方法跟计算机的内存应该有很大的关系，但是跟上面方面最大能开辟的空间差距不大。最大都是不到 2 GB，不管用什么方法 2 GB 应该都是极限了，但是这个足够应付我们的日常编程，哪怕是暴力解法，两种方法都是可取的，个人偏向于方法一，便于内存的回收。

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