C/C++内存分配与Linux内存管理进程所涉及到的五个数据段

时间:2022-01-08 02:25:47

一. 在c中分为这几个存储区
1.栈 - 由编译器自动分配释放
2.堆 - 一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收
3.全局区(静态区),全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。- 程序结束释放
4.另外还有一个专门放常量的地方。- 程序结束释放
                                                                                                                                             
在函数体中定义的变量通常是在栈上,用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。在所有函数体外定义的是全局量,加了static修饰符后不管在哪里都存放在全局区(静态区),在所有函数体外定义的static变量表示在该文件中有效,不能extern到别的文件用,在函数体内定义的static表示只在该函数体内有效。另外,函数中的"adgfdf"这样的字符串存放在常量区。比如:
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
void main()
{
    int b; //栈
    char s[] = "abc"; //栈
    char *p2; //栈
    char *p3 = "123456"; //123456{post.content}在常量区,p3在栈上
    static int c = 0; //全局(静态)初始化区
    p1 = (char *)malloc(10); //分配得来得10字节的区域在堆区
    p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得20字节的区域在堆区
    strcpy(p1, "123456");
    //123456{post.content}放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一块
}

二.在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、*存储区、全局/静态存储区和常量存储区
1.栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
2.堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
3.*存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
4.全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的,在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
5.常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改)

 

Linux内存管理进程所涉及到的五个数据段

进 程(执行的程序)会占用一定数量的内存,它或是用来存放从磁盘载入的程序代码,或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途 不一而不尽相同,有些内存是事先静态分配和统一回收的,而有些却是按需要动态分配和回收的。对任何一个普通进程来讲,它都会涉及到5种不同的数据段。

一、Linux进程的五个段

下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区都是干什么的。

1)代码段:代码段是用来存放可执行文件的操作指令,也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改,所以只准许读取操作,而不允许写入(修改)操作——它是不可写的。

2)数据段:数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量,换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。

3)BSS段:BSS段包含了程序中未初始化的全局变量,在内存中 bss段全部置零。

4)堆(heap):堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张);当利用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)

  它的物理内存空间是由程序申请的,并由程序负责释放。

5)栈:栈是用户存放程序临时创建的局部变量,也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量(但不包括static声明的变量,static意味着在数据段中存放变量)。除此以外,在函数被调用时,其参数也会被压入发起调用的进程栈中,并且待到调用结束后,函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点,所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲,我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

   它是由操作系统分配的,内存的申请与回收都由OS管理。

举个具体的C语言的例子吧:

//main.c

int a = 0; //全局初始化区

char *p1; //全局未初始化区

main()

{

static int c =0; //全局(静态)初始化区

int b; //栈

char s[] = "abc"; //栈

char *p2; //栈

char *p3 = "123456"; //"123456/0"在常量区,p3在栈上。

p1 = (char *)malloc(10);

p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。

}

二、各个段在内存中的组织

各个段段在线性空间中的组织。直接上图:

+--------------------------------   高地址

+ envstrings 环境变量字串    

+--------------------------------

+ argv string 命令行字串        

+--------------------------------

 
+ env pointers 环境变量指针表

+--------------------------------

+ argv pointers命令行参数指针表

+--------------------------------

+ argc 命令行参数个数 

+--------------------------------

 
+     main函数的栈帧  

+--------------------------------

+     被调用函数的栈帧

+--------------------------------

+         ......                

+--------------------------------

 

 
+       堆(heap)                

+--------------------------------

 

 
+   BSS 未初始化全局数据     

+--------------------------------

 

 
+   Data 初始化的全局数据    

+--------------------------------

 
+   Text  代码段                

+--------------------------------   

 

其中,Heap,BSS,Data这三个段在物理内存中是连续存放的,可以这么理解:这三个是一体的。Text、Stack是独立存放的,这是现在Linux中个段的分布,在0.11中代码段和数据段不是分立的,是在一起的也就是说数据段和代码段是一个段,当然了,堆与BSS也与它们一起了。从0.11的task_struct中还可以看出数据段、堆栈段的描述符是一个,都在ldt[2]处。