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栈溢出 缓冲区溢出的一种 缓冲区以外的存储单元被改写 优化方法之一：尾调用

2024-09-16 05:54:16   217人阅读

个人：尾调用时函数式编程的一个重要概念，
　　栈溢出： 函数调用会在内存形成一个“调用记录”，又称“调用帧”（call frame），保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B，那么在A的调用帧上方，还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束，将结果返回到A，B的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C，那就还有一个C的调用帧，以此类推。所有的调用帧，就形成一个“调用栈”（call stack）。递归调用非常耗内存。
　　尾调用： 就是指某个函数的最后一步是调用另一个函数。 在于它的特殊的调用位置。尾调用由于是函数的最后一步操作，所以不需要保留外层函数的调用帧，因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了，只要直接用内层函数的调用帧，取代外层函数的调用帧就可以了。
 
“尾调用优化”（Tail call optimization），即只保留内层函数的调用帧。如果所有函数都是尾调用，那么完全可以做到每次执行时，调用帧只有一项，这将大大节省内存。这就是“尾调用优化”的意义。   注意，只有不再用到外层函数的内部变量，内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧，否则就无法进行“尾调用优化”
　　function addOne(a){
　　　　 var one = 1;
　　　　function inner(b){ return b + one; }
　　　　return inner(a);
　　}  
上面的函数不会进行尾调用优化，因为内层函数inner用到了外层函数addOne的内部变量one。
 尾递归来说，由于只存在一个调用帧，所以永远不会发生“栈溢出”错误。
function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120
　　function factorial(n, total = 1) {  
　　　　if (n === 1) return total; return factorial(n - 1, n * total);
　　 } factorial(5) // 120 使用了默认参数 第二个参数不用传
 

ES6的尾调用优化只在严格模式下开启，正常模式是无效的.

这是因为在正常模式下，函数内部有两个变量，可以跟踪函数的调用栈。

  • func.arguments：返回调用时函数的参数。
  • func.caller：返回调用当前函数的那个函数。

尾调用优化发生时，函数的调用栈会改写，因此上面两个变量就会失真。严格模式禁用这两个变量，所以尾调用模式仅在严格模式下生效。

 
 
 
 
 
 
 
下面是转自百度百科
栈溢出是由于C语言系列没有内置检查机制来确保复制到缓冲区的数据不得大于缓冲区的大小，因此当这个数据足够大的时候，将会溢出缓冲区的范围。
在Python中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。
 

定义

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栈溢出就是缓冲区溢出的一种。 由于缓冲区溢出而使得有用的存储单元被改写,往往会引发不可预料的后果。程序在运行过程中，为了临时存取数据的需要，一般都要分配一些内存空间，通常称这些空间为缓冲区。如果向缓冲区中写入超过其本身长度的数据，以致于缓冲区无法容纳，就会造成缓冲区以外的存储单元被改写，这种现象就称为缓冲区溢出。缓冲区长度一般与用户自己定义的缓冲变量的类型有关。
栈溢出就是缓冲区溢出的一种。
在pascal语言中，栈溢出的错误代码为202号错误。
在Python中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。
 

解决方法：

解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化，事实上尾递归和循环的效果是一样的，所以，把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。
尾递归是指，在函数返回的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。这样，编译器或者解释器就可以把尾递归做优化，使递归本身无论调用多少次，都只占用一个栈帧，不会出现栈溢出的情况。
如上栈溢出例子，由于fact(n)函数return n * fact(n - 1)引入了乘法表达式，所以就不是尾递归了。要改成尾递归方式，需要多一点代码，主要是要把每一步的乘积传入到递归函数中：
def fact(n):
return fact_iter(n, 1)
def fact_iter(num, product):
if num == 1:
return product
return fact_iter(num - 1, num * product)
可以看到，return fact_iter(num - 1, num * product)仅返回递归函数本身，num - 1和num * product在函数调用前就会被计算，不影响函数调用。尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长，因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。

性质

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由于缓冲区溢出而使得有用的存储单元被改写，往往会引发不可预料的后果。向这些单元写入任意的数据，一般只会导致程序崩溃之类的事故，对这种情况我们也至多说这个程序有bug。但如果向这些单元写入的是精心准备好的数据，就可能使得程序流程被劫持，致使不希望的代码被执行，落入攻击者的掌控之中，这就不仅仅是bug，而是漏洞(exploit)了。

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