linux进程内存管理

 

1.数据的内部存储

 大端：起始地址存放数据的高位

 小端：起始地址存放数据的低位

 

 大端小端是由处理器的体系结构决定的，不是操作系统。

 

测试方法：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a=0x12345678;
    char *p=NULL;

    p=&a;
    if(*p = 0x12)
       printf("big endian.\n");
    else
       printf("little endian.\n");

    return 0;
}

2.C程序的存储布局--代码段

代码段是用于存放CPU要执行的指令段。代码段只读，任何对代码段的修改，都会造成段错误。

一个程序在多数情况下是不需要修改自身代码的，只有一种情况例外，就是一些长时间运行的升级程序。

可以采用共享库的形式，来修改一个运行中的程序的代码段。

3.C程序的存储布局--数据段和缓冲段

初始化数据段（.data):也称为数据段。包含初始过的全局变量和静态变量。该段的大小在编译时确定。

未初始化数据段（.bss,block start with symbol)：这个段中的数据是程序没有明确初始化的静态变量+全局变量。又叫做块缓存段，块存储段

在elf格式的目标文件中，bss段并不占用实际的空间，而只是一个占位符，已告知指定位置上应当预留全局数据的空间。块缓存段存在的原因是为了提供磁盘上存储空间的利用率。

未初始化数据段不会存储在外存上，在程序运行时，由内核将段中的数据初始化成0或NULL。

4.C程序的存储布局--栈

所有的自动变量+函数调用时所需要保存的信息（返回地址，函数调用前各寄存器的值）都保存在栈中。

每个函数都有对应的栈帧。栈帧在一个函数调用时被创建，在函数调用结束时消亡。所有的函数都是基于进程的栈创建的，从全局的角度来看，一个进程只有 一个栈(也只有一个堆）,但每个函数执行时，都对应一块独立的栈帧。所以不应该在栈帧上传递一个返回值的地址，因为函数调用结束后，该栈帧有可能会被覆盖 掉，相应的，对该地址的引用就会是无效的。

注意：不应该将一个指向局部变量的指针作为返回值返回。在linux环境下，这种方法是错误的。但Windows平台下，似乎是可行的。

函数调用结束后，栈帧上的内容还存在，函数返回的是一个局部变量的地址。如果该栈帧被其他函数覆盖，对该指针的引用也就失效了。

 

5.C程序的存储布局--堆

堆，用于存储用户申请的内存空间，系统通常在堆中进行动态内存分配。

对于小端处理器，栈地址由高-->低，堆地址由低-->高增长。大端处理器正好相反。

6.常量的存储

C语言中常量有两种：简单常量，如1234，‘c'；复杂常量，如iloveyou等字符串常量。

在汇编语言中，对于常量参与运算的C语句，如a+1的汇编代码被汇编成如下：

mov r1, a
add r1, 1

简单常量，它随着指令一起存储，也就是说简单变量存储在程序的代码段里。

对于复杂常量，长度不定，放在代码段里面是不明智的，因此编译器将其存储在一个特殊的数据段，将其存储的首地址转换成一个简单变量随着指令存储。这个段叫做.rodata段。

 7.动态内存管理

C语言中只能通过malloc和其他派生函数动态申请内存，malloc作为一个库函数，它的linux版本封装了

sbrk()系统调用，该系统调用负责向操作系统申请内存。malloc函数分配的内存在堆中，全局有效。

文件：malloc.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void fenpei1(int **p)
{
    *p = (int *)malloc(sizeof(int));
}

void fenpei2(int *p)
{
    printf("the heap is %d\n",*p);
}

int main(void)
{
    int *p;

    fenpei1(&p);
    *p=4;
    fenpei2(p);

    free(p);
    fenpei2(p);
    return 0;
}
运行：./malloc
     the heap 4
     the heap 0

做如下改动：

void fenpei1(int *p)
{
    p = (int *)malloc(sizeof(int));
}

将fenpei1函数修改为如上形式。传递给fenpei1函数的是int *p的一份拷贝，p在函数返回后就消失了。

这时，p所指向的还是一块未知区域，再对p进行解引用赋值就出错了。