Fortran 程序中的堆栈溢出

Question

我的简单 Fortran 程序有问题。我在 Fortran 77 中工作，使用 Compaq Visual Fortran。程序结构必须是主程序和子程序的形式，因为它是与有限元法相关的大程序的一部分。

我的问题是我想分别为 NHELE 和 NVELE 设置值 10000 和 10000，但是当我运行代码时，程序停止并给出以下错误：

forrt1: server <170>: program Exception - stack overflow

我尝试反复减少所需的值，直到达到 507 和 507。此时代码运行没有错误。

但是，将值增加到 508 和 508 会导致相同的错误再次出现。

我认为问题与子程序NIGTEE有关，因为当我在没有它的情况下重新排列程序时，一切正常。

我尝试使用菜单project>>settings>>link>>output>>reserve & commit 将堆栈大小增加到最大值 但这并没有什么不同。

我该如何解决这个问题？

这是我的程序：

PARAMETER(NHELE=508,NVELE=508)
PARAMETER(NHNODE=NHELE+1,NVNODE=NVELE+1)
PARAMETER(NTOTALELE=NHELE*NVELE)

DIMENSION MELE(NTOTALELE,4)

    CALL NIGTEE(NHELE,NVELE,NHNODE,NVNODE,NTOTALELE,MELE)

OPEN(UNIT=7,FILE='MeshNO For Rectangular.TXT',STATUS='UNKNOWN')
WRITE(7,500) ((MELE(I,J),J=1,4),I=1,NTOTALELE)
500 FORMAT(4I20)

    STOP
END

  SUBROUTINE NIGTEE(NHELE,NVELE,NHNODE,NVNODE,NTOTALELE,MELE)
DIMENSION NM(NVNODE,NHNODE),NODE(4)
DIMENSION MELE(NTOTALELE,4)

KK=0
DO 20 I=1,NVNODE
DO 20 J=1,NHNODE
KK=KK+1
NM(I,J)=KK
20  CONTINUE
  KK=0
DO 30 I=1,NVELE
DO 30 J=1,NHELE
NODE(1)=NM(I,J)
NODE(2)=NM(I,J+1)
NODE(3)=NM(I+1,J+1)
NODE(4)=NM(I+1,J)
KK=KK+1
DO 50 II=1,4
50  MELE(KK,II)=NODE(II)

30  CONTINUE
  RETURN
END

谢谢。

Answer 1

更新：

这是您的实际问题。您的NM 数组被声明为NHNODE 单元格的二维数组NVNODE 行。如果是 10,000 x 10,000，那么除了程序使用的任何其他内存之外，您将需要超过 381 兆字节的内存来单独分配这个数组。 （相比之下，如果数组是 500 x 500，则同一个数组只需要大约 1 兆字节的内存。）

问题是旧的 Fortran 会直接在代码段或堆栈中分配所有数组。操作系统“堆”（大型对象的通用内存）的概念是在 1977 年发明的，但 Fortran 77 仍然没有任何构造来使用它。所以每次调用你的子程序时，它都必须压栈指针，以便为堆栈上的 381 兆字节空间腾出空间。这几乎肯定大于您的操作系统允许堆栈段的空间量，并且您正在溢出堆栈内存（因此得到stack overflow）。

解决方案是从不同的地方分配内存。我知道在旧的 Fortran 中可以使用 COMMON 块直接从您的代码段静态分配内存。您仍然无法动态分配更多，因此您的子例程不能重入，但如果您的子例程一次只被调用一次（看起来是这样），这可能是最好的解决方案。

更好的解决方案是切换到 Fortran 90 或更新版本，并使用 ALLOCATE 关键字在堆而不是堆栈上动态分配数组。然后，您可以分配尽可能大的块，因为您的操作系统可以给您，但您不必担心堆栈溢出，因为内存将来自另一个地方。

您可以通过在编译器中更改它来解决此问题，例如 M.S.B.建议，但更好的解决方案是简单地修复代码。

Answer 2

该编译器是否可以选择将数组放入堆中？

您可以尝试其他编译器，例如仍然受支持的编译器。 Fortran 95 编译器将编译 FORTRAN 77。有很多选择，包括开源。英特尔 Visual Fortran 是 Compaq Visual Fortran 的继任者，在 Windows 和 Mac OS X 上具有堆选项，用于在堆上放置自动和临时数组。

Answer 3

MELE 实际上是一个比 NM 更大的数组：10000 x 10000 x 4 x 4，与 10001 x 100001 x 4（假设为 4 个字节数，Daniel 也是如此）—— 1.49 GB 与 381 kB。 MELE 在您的主程序中声明，并且从您的测试来看，它是可以接受的，即使它更大。因此，添加 NM 会使内存使用量超过限制（这两个数组的总数为 1.86 GB）或声明的差异很重要。 MELE 的大小在编译时是已知的，而 NM 的大小仅在运行时是已知的，因此编译器可能会以不同的方式分配内存。实际上，在这个程序中，NM 的大小是已知的，但在子程序中，维度作为参数被接收，所以对于编译器来说，大小是未知的。如果你改变它，编译器可能会改变它为 NM 分配内存的方式，程序可能会运行。不要将 NM 的维度作为参数传递——使它们成为常量。优雅的方法是使用三个 PARAMETER 语句设置数组大小来创建包含文件，然后在需要的地方包含该包含文件。快速而肮脏的测试，将是在子例程中重复相同的 PARAMETER 语句 - 但是您有两次相同的信息，如果您进行更改，则必须更改两次。无论哪种情况，您都必须在调用和子例程声明中从子例程参数中删除数组维度，或者使用不同的名称，因为子例程中的相同变量不能是参数和参数。如果这不起作用，请在主程序中声明 NM 并将其作为参数传递给子程序。

关于 COMMON 块——在编译时需要知道尺寸，因此不能是子程序参数——与上面相同。正如 Daniel 解释的那样，将数组放入 COMMON 肯定会导致它不在堆栈中。

这超出了语言标准——编译器如何提供内存是一个实现细节，“在幕后”。所以解决方案是部分猜测工作。编译器的手册或帮助可能有答案，例如，堆分配选项。

Answer 4

与数组大小相关的堆栈溢出是一个警告信号，表明它们被整个推到调用堆栈上，而不是堆上。您是否尝试过制作数组变量allocatable？ （不过我不确定这在 F77 中是否可行）