「スタックオーバーフロー」はどのように発生し、どのように防止しますか？

スタックオーバーフローはどのように発生し、発生しないことを確認するための最良の方法、または特にWebサーバー上でスタックオーバーフローを防止するための最良の方法は何ですか。他の例も興味深いでしょう。

スタック

このコンテキストでは、スタックは、プログラムの実行中にデータを配置する後入れ先出しバッファーです。後入れ先出し（LIFO）とは、最後に入れたものが常に最初に出てくるものであることを意味します。スタックに2つの項目（A、B）をプッシュすると、最初にポップするものになります。スタックからは「B」、次は「A」になります。

コード内で関数を呼び出すと、関数呼び出し後の次の命令がスタックに保存され、関数呼び出しによって上書きされる可能性のあるすべてのストレージ領域が保存されます。呼び出す関数は、独自のローカル変数のために、より多くのスタックを使用する可能性があります。完了すると、使用していたローカル変数スタックスペースが解放され、前の関数に戻ります。

スタックオーバーフロー

スタックオーバーフローとは、プログラムが使用するはずだったよりも多くのメモリをスタックに使用した場合です。組み込みシステムでは、スタックに256バイトしかない可能性があり、各関数が32バイトを占める場合、関数呼び出しは8のみ可能です-関数1を呼び出す関数2を呼び出す関数2を呼び出す関数3を呼び出す関数4 ...を呼び出す関数8は関数9を呼び出しますが、関数9はスタック外のメモリを上書きします。これにより、メモリ、コードなどが上書きされる可能性があります。

多くのプログラマーは、関数Aを呼び出して関数Bを呼び出し、関数Cを呼び出し、関数Aを呼び出すことで、この誤りを犯しています。スタックがオーバーブローしていることをコンピューターが認識するまで。

再帰関数もこれの原因ですが、再帰的に記述している場合（つまり、関数がそれ自体を呼び出す場合）、これを認識し、静的/グローバル変数を使用して無限再帰を防ぐ必要があります。

一般に、使用しているOSとプログラミング言語がスタックを管理しているので、手に負えません。呼び出しグラフ（メインから各関数が何を呼び出すかを示すツリー構造）を見て、関数呼び出しの深さを確認し、意図しないサイクルと再帰を検出する必要があります。意図的なサイクルと再帰は、互いに何度も呼び出した場合にエラーになるように人為的にチェックする必要があります。

優れたプログラミング手法である静的および動的テストを超えて、これらの高レベルシステムで実行できることはあまりありません。

組み込みシステム

組み込みの世界、特に信頼性の高いコード（自動車、航空機、宇宙）では、広範なコードレビューとチェックを行いますが、次のことも行います。

• 再帰とサイクルを許可しない-ポリシーとテストによって実施
• コードとスタックを離しておく（フラッシュ内のコード、RAM内のスタック、およびトウェインが出会うことはない）
• スタックの周りにガードバンドを配置します-マジックナンバー（通常はソフトウェア割り込み命令ですが、ここには多くのオプションがあります）で埋めるメモリの空の領域と、毎秒数百または数千回ガードバンドを見て確認しますそれらは上書きされていません。
• メモリ保護を使用する（つまり、スタックで実行しない、スタックのすぐ外で読み取りまたは書き込みをしない）
• 割り込みは二次関数を呼び出さない-フラグを設定し、データをコピーし、アプリケーションに処理を任せます（そうしないと、関数呼び出しツリーで8深くなり、割り込みが発生して、内部の別のいくつかの関数が実行されます中断、ブローアウトの原因）。あなたはいくつかのコールツリーを持っています-メインプロセスのためのものと、各割り込みのためのものです。あなたの割り込みがお互いを遮ることができるなら...まあ、ドラゴンがいる...

高水準言語およびシステム

しかし、高級言語ではオペレーティングシステム上で実行されます。

• ローカル変数のストレージを減らします（ローカル変数はスタックに保存されます-コンパイラーはこれについてはかなり賢く、コールツリーが浅い場合はヒープに大きなローカルを置くことがあります）
• 再帰を回避または厳密に制限する
• プログラムをあまりにも小さな関数に分解しないでください-ローカル変数をカウントしなくても、各関数呼び出しはスタックで最大64バイトを消費します（32ビットプロセッサ、CPUレジスタ、フラグなどの半分を節約）
• コールツリーを浅く保つ（上記のステートメントと同様）

ウェブサーバー

スタックを制御したり、表示したりできるかどうかは、「サンドボックス」に依存します。他の高水準言語やオペレーティングシステムと同じようにWebサーバーを扱うことができる可能性は高いです。ほとんど手に負えませんが、使用している言語とサーバースタックを確認してください。たとえば、SQLサーバーのスタックを爆破することができます。

-アダム

実際のコードでスタックオーバーフローが発生することはほとんどありません。それが発生するほとんどの状況は、終了が忘れられた再帰です。ただし、特に大きなXMLドキュメントなど、高度にネストされた構造ではめったに発生しない場合があります。ここでの唯一の真の助けは、呼び出しスタックの代わりに明示的なスタックオブジェクトを使用するようにコードをリファクタリングすることです。

ほとんどの人は、スタックオーバーフローは出口パスのない再帰で発生すると言います-ほとんどの場合真ですが、十分に大きなデータ構造で作業している場合、適切な再帰出口パスでも役に立ちません。

この場合のいくつかのオプション：

• 幅優先検索
• テール再帰、.Net固有の素晴らしいブログ投稿（申し訳ありませんが、32ビット.Net）

スタックオーバーフローは、JeffとJoelが技術的な質問への回答を得るためのより良い場所を世界中に提供したいときに発生します。このスタックオーバーフローを防ぐには遅すぎます。その「他のサイト」は、ばかげていないことによってそれを防ぐことができたでしょう。;）

無限再帰は、スタックオーバーフローエラーを取得する一般的な方法です。防ぐために-常に作ることは必ず出口経路がありますでしょうヒットします。:-)

スタックオーバーフローを取得する別の方法（少なくともC / C ++では）は、スタック上にいくつかの巨大な変数を宣言することです。

char hugeArray[100000000];

それで終わります。

通常、スタックオーバーフローは、無限の再帰呼び出しの結果です（最近の標準的なコンピューターでは、通常のメモリ量を想定しています）。

メソッド、関数、またはプロシージャを「標準」の方法で呼び出すか、呼び出しを行うと、次のようになります。

1. 呼び出しの戻り方向をスタックにプッシュする（呼び出し後の次の文です）
2. 通常、戻り値のスペースはスタックに予約されます
3. 各パラメーターをスタックにプッシュします（順序は分岐し、各コンパイラーに依存します。また、いくつかのパラメーターは、パフォーマンス向上のためにCPUレジスターに保管される場合があります）。
4. 実際に電話をかける。

したがって、これには通常、パラメータの数とタイプ、およびマシンアーキテクチャに応じて数バイトかかります。

再帰呼び出しを開始すると、スタックが拡大し始めることがわかります。現在、スタックは通常、ヒープとは逆方向に大きくなるようにメモリに予約されているため、「戻る」ことなく多数の呼び出しを行うと、スタックがいっぱいになり始めます。

さて、昔はスタックオーバーフローが発生する可能性がありました。範囲外だった仮想メモリモデル（X86システムでは最大4GB）で、通常、スタックオーバーフローエラーが発生した場合は、無限再帰呼び出しを探します。

何？無限ループによって引き起こされるものへの愛は誰にもありませんか？

do
{
  JeffAtwood.WritesCode();
} while(StackOverflow.MakingMadBank.Equals(false));

直接再帰（たとえばFibonacci(1000000)）から得られるスタックオーバーフローの形式は別として、私が何度も経験したより微妙な形式の間接再帰は、関数が別の関数を呼び出し、別の関数を呼び出してから、これらの関数は最初の関数を再度呼び出します。

これは通常、イベントに応答して呼び出される関数で発生する可能性がありますが、それ自体が新しいイベントを生成する場合があります。次に例を示します。

void WindowSizeChanged(Size& newsize) {
  // override window size to constrain width
    newSize.width=200;
    ResizeWindow(newSize);
}

この場合、への呼び出しResizeWindowにより、WindowSizeChanged()コールバックが再度トリガーさResizeWindowれ、スタックが不足するまで再度呼び出されます。このような状況では、メッセージを投稿するなどして、スタックフレームが返されるまでイベントへの応答を延期する必要があることがよくあります。

これが「ハッキング」とタグ付けされていることを考えると、彼が言及している「スタックオーバーフロー」は、ここで他のほとんどの回答で参照されているような高レベルのスタックオーバーフローではなく、コールスタックオーバーフローであると思われます。これは、.NET、Java、Python、Perl、PHPなどの管理または解釈された環境には実際には適用されません。Webアプリケーションは通常、このアプリケーションで記述されているため、唯一のリスクは、おそらく記述されているWebサーバー自体です。 CまたはC ++。

このスレッドをチェックしてください：

/programming/7308/what-is-a-good-starting-point-for-learning-buffer-overflow

最も一般的なフィボナッチ数、つまり1、1、2、3、5 .....を取得しているときにスタックオーバーフローの問題を再現しました。したがって、fib（1）= 1またはfib（3）= 2 .. fib（n ）= ??。

nについて、興味があるとしましょう-n = 100,000の場合、対応するフィボナッチ数はどうなりますか？

ワンループアプローチは以下の通りです-

package com.company.dynamicProgramming;

import java.math.BigInteger;

public class FibonacciByBigDecimal {

    public static void main(String ...args) {

        int n = 100000;
        BigInteger[] fibOfnS = new BigInteger[n + 1];

        System.out.println("fibonacci of "+ n + " is : " + fibByLoop(n));
    }


    static BigInteger fibByLoop(int n){

        if(n==1 || n==2 ){
            return BigInteger.ONE;
        }

        BigInteger fib = BigInteger.ONE;
        BigInteger fip = BigInteger.ONE;


        for (int i = 3; i <= n; i++){

            BigInteger p = fib;
            fib = fib.add(fip);
            fip = p;
        }

        return fib;
    }

}

これは非常に簡単で、結果は-

fibonacci of 100000 is : 25974069347221724166155034021275915414880485386517696584724770703952534543511273686265556772836716744754637587223074432111638399473875091030965697382188304493052287638531334921353026792789567010512765782716356080730505322002432331143839865161378272381247774537783372999162146340500546698603908627509966393664092118901252719601721050603003505868940285581036751176582513683774386849364134573388343651587754253719124105003321959913300622043630352137565254218239986908485563740801792517616293917549634585586163007628199160811098365263529954406942842065710460449038056471363460330005208522777075544467947237090309790190148604328468198579610159510018506082649192345873133991501339199323631023018641725364771362664750801339824312317034314529641817900511879573167668349799016820118499077566864568450662873924856039140476051995500662888263458771894106803700918793650017330117100283104739474562560914449328213748555738640805798130282666402703542944121049199958031318768058991865134251759599115205631553377039969410355182752749199598022575079020377981030899229849963044962558140455170002502997643221934621653662108418767454282982613982344783665815880408190033073829395000821320093747154851310272208173054322648669496309879147143629255542526240439996153269798768075106468190687921182991679644091782718685617029181022126792674013626504997849688436809752547001310045741864064482994858725517447466956518791269169932445648176733222571493149677633458466238303338202397024368594782876418757885729107101337003000942293335972927791914092128049015459762627910570552481588840517794181929052167695766087488155678601288183543542923073978101547857013284386127286201766539534449930019800629538936985500723286651317181135886613537472684585432548981137176605194616937916884425342594781263103889520479565943807153019112539648471126389007133628569101551453423329441284357220996286746119420951661002309740709965531900508158669911445442647882872642845017253320486483194578920399848938236367456182203750973485668474338872490493370316338265717607297788917989136673251906232471180372801739215723908227692280772924566627505383375006926077210593619421268920302567443565378008318306375933345023502569729065152853271943677560156660399164048825639676930792905029514886934137991251748566670747175149389790386533381395346848378086126737554383821108448976538368483182588363399173104558509056638462025014631311831087429077292622159430204291594740306101839816855066950261973761508571761199475875722129872053120607918649803615960923395941041186351688548839119185179061511562752936158490008721501922265117853150892510275280451512386037921846921215338292871369243215273327141574788295902601571954853164447945467502858402360002383447905203451080332820138038807089807348326201227952633606773669875783326254859449060219173688677862411205621098369850197290177157801120404586491539351157834995461006366357454485082418882790675313599505192062229760153765297973085881648731173082370598284894044874039320535929359764541655607954724778620299692329561389719894679422187273605123365595211331087787582288795975803204596084790245063851941743126163775104599211024868794963417068620929088930685252348056925998333775103901013166178123051145719327066291671254465121517468025481903583516889717075706778656188008220346836321018130262329960275994035799977740462449521145315883703579044832931500072461734173558055678321534543411700202585608091662941986374015145695722728369219632295111877625307534025947814482046574602884855000628069348113982760168555840795421620575435572915106415375929390228843561207926437055600623679865443824643739469724719459965557955058380348255978396827760847315302517889517186307227611036305093600742622617173630586132915440246954329046162586917746305785076749374879923291817501634840688134655343709975893536074051729094126976575932951568186247471276364688365517570183534172746626073065104511957628663499228486787805910851189856535554349587616640164475880286336297040462890970677362565843002353147494612339120686321466370878446992104275415694109122465685712047172411333784898167640969249816334211768571503116710400681753031921154156119580425706586931272762137106974722260296555246110537155545324997508432752001992143019105053629960070429632978051030666506387862681576587726837451289768507963663710593809112254288358391941211547737599813019216509521401333060709873137329265181692268450634439540567298120315463923249817937804691037934221694952291007930299492375072993250630509428139027930841344730614116433556147640931044259184813639305423693789765205264563476483182726333715121120306292338892864879492097378478618848682608046473195392008403983080088038690495574197562192939221108257663976813610444900247209483403267967688376213967440757138872928630798218493143438797780887379588968409461434159271317578365114578289355818599029235343888888465874521308381377794436361197628390368945957601203165022798579015453447473527069728514545998614229027372911314637820455162254475353567736227936485450357102086445412089842350389087702230398493802147348096874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20719241346483349639150948130975414332442092999307514810779190023461281223301617994299306188005334145506339321393396468616164169552202164479954172431711657444713641977332048993650747678441499295480730258564429423817876415064928783617679786771585107842357026402133880188756019892340568684232155856285086455252583770106205322242449879906252634840107743224881725586022333020763999338541520153438477254429178951306370503204449177977523708719582779767996861136265322911186296311646851599346606934605575459560631558300336976340002766851512938436388860908283761411577320035275651587459065670254394379311048385713132944906049265823631089495350900826731544972263966480886180415739778884728921746189741897217007700098624496537590127270152276345108749069480122106849520630025190116559635805524291802055869042596852610474128345184667369385800277002529653563667216198836724282269339503259303909945831686655422346548570208755046175205218537215672826799034181355206029998953664701065579005321295413369244724922124363245230428951884617791223380696742339806948872705875033892283950951352091231092581590069603951563677360671090505662996035718764232479207528361608055976977787564767672105212223271848214844466312614875842260926088757643317310232637688648225946912110323677375581221334705568059580083101274816739620195835980239674144898672768458698193767837571679367232130815861910459950589709910646869194634480385741438296295471313721736698361845581445057486761243224515199433621829161914680260911217930018647880500613516031443500761892134416024880917410512322903571792054979279709245024799408426961588184426161637800447594782122408732041244211691998055726491182436619218357147628914258057718717436880003241130087048193739622950171430900984769272374988759386399425305953316078916188108635059824445789427993465149159528848697574880258233535716778648268280511408854297327881977657369660057277001625924043016886599468629837172705958098087309018201209310034300587965526947880498092054843054676110346547480672906743997636125924346377199958438628123919854702024148800768808188480878923915913694632931132768493297772016466417275872591223547844808134333280500877588552646861195769621722393086937957571658218524162043419723839899327348034292623407223381551022091012629492497424232716988420232973032601617905756731112354658902982983131151236076067739689981538122869996420146098525797936912460163460887623212862056342159014791886321946596374834825642916162785329482393132294402310432772887681395502133482663886874532592815878545038909915619496324788550350902893909737189880039990261320158726786378730956781096253110080544894188579835659020636806996431650339120299443277267708693052407184165920700961392864019667257500870122181497331336958096003697517649513500402859262492033981110149532275336218445007443315624345324842179861083462613458975912348399707518542232816771872159568272432459108290198863903697845426225669125427470560975679848571366236790238784781612014779829390805131502581745237735295101652969345627861222411507835877553733483727644398380820006672147400344663227769189369676128789834889420946881023084270364528545049667596973188360444967028531906373969163579809288657199353977234954867871804164014152814894437850362910715178052858575839877111454742401564164771941163913549354667555935926088492005463846854030280809364172505836533680934072253108208447235702268098269514261624512040407115014487478561999228146645658939384880286438223138498523284523606670458051136796637510392481633361732745472757756368109773445392758275605974251607054686896577945305216023159398657809748015154149870977780787053570580084723768924221897503127585271401731176212798987449584061998439133656802977212087519349885044997139142851580323248230213406303125860726245416377652345055220510863182853596585207081733927095664450114040551065790550374177803933516583609045430477214222818168325396136349825252152322576909202542164096574526180660517779015929028842405999988827536919575401169546961522704012808575797661547221929256559639918209488946426575122887663303021337463674492174493516371047257329808328127264681877593565842183835947027920136639076897417389622525757826639908097926470114075803678505993818871845600946958332707751261812820153910417739509182441375619999378192403624695582359241714787027794484431087519018074141102903707060520851629757983617542510416422448675773507563380188953792631833898559559565278572279261555244947393636655339045286562154642883431622829211232904518422125328881014158840616199391950422300598983499665694635801868167170748188232158486477343867809115646607551753855522244285240494680336922999893007839000206901215177406964285739301969105009882785230537976379402579689532951124361667789105855572133817890899454539479159273749586002682378444868720372434888346168562900978505324970369333619424398028823643235538082080038757417109692897254998785662530488670330951505184521269449892515963920794214526065085160523256148619382824898380008150853515646427617008320964831179444019717801492133453359033366723767192297220699707660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今、私が適用した別のアプローチは、再帰による分割と一致です

すなわち、Fib（n）= fib（n-1）+ Fib（n-2）であり、n-1とn-2に対してさらに再帰します。

package com.company.dynamicProgramming;

import java.math.BigInteger;

public class FibonacciByBigDecimal {

    public static void main(String ...args) {

        int n = 100000;
        BigInteger[] fibOfnS = new BigInteger[n + 1];

        System.out.println("fibonacci of "+ n + " is : " + fibByDivCon(n, fibOfnS));

    }


    static BigInteger fibByDivCon(int n, BigInteger[] fibOfnS){

        if(fibOfnS[n]!=null){
            return fibOfnS[n];
        }

        if (n == 1 || n== 2){
            fibOfnS[n] = BigInteger.ONE;
            return BigInteger.ONE;
        }

        // creates 2 further entries in stack
        BigInteger fibOfn = fibByDivCon(n-1, fibOfnS).add( fibByDivCon(n-2, fibOfnS)) ;

        fibOfnS[n] = fibOfn;

        return fibOfn;

    }

}

n = 100,000のコードを実行すると、結果は次のようになります-

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at com.company.dynamicProgramming.FibonacciByBigDecimal.fibByDivCon(FibonacciByBigDecimal.java:29)
    at com.company.dynamicProgramming.FibonacciByBigDecimal.fibByDivCon(FibonacciByBigDecimal.java:29)
    at com.company.dynamicProgramming.FibonacciByBigDecimal.fibByDivCon(FibonacciByBigDecimal.java:29)

上の図では、StackOverflowErrorが作成されています。これの理由は、次のような再帰が多すぎるためです-

        // creates 2 further entries in stack
        BigInteger fibOfn = fibByDivCon(n-1, fibOfnS).add( fibByDivCon(n-2, fibOfnS)) ;

したがって、スタック内の各エントリはさらに2つのエントリを作成します。これは次のように表されます-

最終的に非常に多くのエントリが作成され、システムはスタックで処理できなくなり、StackOverflowErrorがスローされます。

予防の場合： 上記のパースペクティブの場合-1.再帰アプローチの使用を避けるか、nが大きすぎる場合のように再帰を1レベルの除算で再度制限または制限し、システムを制限内で処理できるようにnを分割します。2.最初のコードサンプルで使用したループアプローチのような他のアプローチを使用します。（Divide＆ConcurまたはRecursionは、最も有名なアルゴリズムの多くで伝説的なアプローチであるため、分解するつもりはありません。スタックオーバーフローの問題が疑われる場合は、再帰を制限または回避することを意図しています）