如何查找给定地址是在堆中还是在堆栈中答案

【问题标题】：How to find whether a given address is in heap or in stack如何查找给定地址是在堆中还是在堆栈中
【发布时间】：2016-02-21 06:15:09
【问题描述】：

我需要查找给定地址是在堆中还是在堆栈中。在 Linux 中是否有可靠的方法来做到这一点？

我考虑过以下方法，假设堆栈将向下增长并且堆将向堆栈增长。这个解决方案的可靠性如何？我们不使用gcc split-stack。

is_stack (void *addr) {
   int a;
   if( &a < addr) return stack;
   else return heap
}

[编辑 - 我看到了一个类似的问题，但这更像是一个理论上的问题]

【问题讨论】：

你到底为什么要问？
See ASLR.
ASLR 将堆栈放置在虚拟内存空间中的某个随机位置，并将堆放置在其他随机位置。所以你不能假设堆栈地址和堆地址之间有任何关系。
不，堆栈增长的方向主要取决于处理堆栈的处理器指令，特别是调用/返回和推送/弹出指令。在大多数处理器上，堆栈会不断增长，但您不能依赖它（如果您想要可移植的面向未来的代码）。
我不禁觉得您要解决的实际问题需要不同的方法。你的problem X是什么？

标签： c linux unix gcc

【解决方案1】：

首先，您的process 中可能有多个堆栈，特别是如果它是多线程的（并且某些库可以在您不要求的情况下启动线程）。而且您的进程'virtual address space 可能有更多的段，而不仅仅是 heap 和 stack。

您可能会解析 /proc/self/maps 伪文件。见proc(5)。请注意，由于它是由内核生成的伪文件，因此不涉及物理 IO，并且读取和解析 /proc/self/maps 文件应该非常快。

你的进程的地址映射可以通过调用mmap(2)、munmap、execve、mprotect和其他一些系统调用来改变（见syscalls(2) 获取它们的列表）；使用strace(1) 了解哪些系统调用已完成。对malloc（由许多函数在内部调用，包括fopen...）或free（以及dlopen 等...）的任何调用可以（但赢了'不总是）使用它们，因此缓存解析 /proc/self/maps 的结果不是一个可靠的选择。

首先在终端中尝试cat /proc/$$/maps 命令（向您显示您的shell 的虚拟地址空间的描述）。

正如许多评论的那样，因为ASLR，即使只有一个堆栈，您也不知道堆栈和堆的相对位置。一个可能的技巧可能是在你的main 开始时将一些局部变量的地址（甚至main 的argc 第一个参数，或argv[0]）放在一些全局void*stackbottom; 中，然后稍后像您一样比较地址，即测试if( &a < addr && &a > stackbottom)。请注意，Boehm's garbage collector 正在做类似的事情。

但最可靠的方法是读取和解析/proc/self/maps，这应该相当快，而且肯定是一种编程解决方案（内核是动态提供有关其状态和进程状态的信息。 /proc/ 并且没有物理 IO 参与读取它）。

而且，在堆栈或堆中是指针的定义不明确的属性（换句话说，stack 或 heap 是一个比你想象的）。您需要更准确地了解您真正想做的事情。

或者，重新定义您自己的malloc、free 等并让您的malloc 管理一些内存映射。

【讨论】：

感谢您的回答！假设这是一个受控的单线程环境。不，proc 不是解决方案。我想以编程方式进行。想评论我发布的解决方案吗？
相反，阅读/proc/self/maps是最可靠的程序化方案。
感谢您的技巧。这个逻辑将成为性能非常关键的部分。基于此，我需要释放某些内存。每次都解析 proc/map 看起来不像是一个解决方案。解析一次 proc/maps 并保留数据似乎很好。
但是地图正在改变，并且可能在任何malloc或free或dlopen或mmap发生变化
@joe：您是否考虑过简单地使用 Boehm 的 GC：将所有对 malloc 的调用替换为 GC_malloc 并删除对 free 的所有调用。

【解决方案2】：

C 标准没有 heap 或 stack 的概念，因此语言本身无法告诉您。

但是您确实提到了 Linux，所以一切都不会丢失 - 您可以通过大量工作来实现这一点。

如果您将堆定义为malloc分配的内存，您可以考虑构建自己的内存分配系统。许多 C 编译器允许您在链接时为链接到您的程序的 all 库注入不同的malloc，因此这种方法非常可行。（见 LD_PRELOAD）。当然，替换 malloc 的主要内容将简单地调用标准函数。但另一部分将维护一个已分配内存的表。您可以在需要编写的测试函数中使用该信息。

您需要对calloc、free 等执行相同操作。

【讨论】：

感谢您的建议。我正在寻找与我发布的解决方案一样简单的东西。你能告诉我为什么这行不通吗？
为什么会呢？它基于您的假设，您无法在标准的上下文中证明这一点。我也不喜欢&a < addr：如果addr 没有作为指向int 的指针开始生活，那就是UB（我认为）。
哦，不。首先，将其视为伪代码。我们正在尝试比较这里的地址。让我们不要担心类型。关键是逻辑是否有效。
我看不到它工作。假设是不正确的。顺便说一句，你的问题没有错。
@joe “新平台”到底是什么意思？堆栈和堆的位置看起来倒置可能有各种原因。如果您使用不同的处理器架构、不同的操作系统甚至不同的编译器，ASLR 并不是唯一可能的原因。事实仍然是，这个问题与特定的实现密切相关。正如这个答案中所指出的，“堆栈”和“堆”并没有真正在 C 中定义，这意味着您不能编写一个保证适用于所有实现的函数版本。