進(jìn) 程(執(zhí)行的程序)會占用一定數(shù)量的內(nèi)存,它或是用來存放從磁盤載入的程序代碼,或是存放取自用戶輸入的數(shù)據(jù)等等。不過進(jìn)程對這些內(nèi)存的管理方式因內(nèi)存用途 不一而不盡相同,有些內(nèi)存是事先靜態(tài)分配和統(tǒng)一回收的,而有些卻是按需要?jiǎng)討B(tài)分配和回收的。對任何一個(gè)普通進(jìn)程來講,它都會涉及到5種不同的數(shù)據(jù)段。
一、Linux進(jìn)程的五個(gè)段
下面我們來簡單歸納一下進(jìn)程對應(yīng)的內(nèi)存空間中所包含的5種不同的數(shù)據(jù)區(qū)都是干什么的。
1)代碼段:代碼段是用來存放可執(zhí)行文件的操作指令,也就是說是它是可執(zhí)行程序在內(nèi)存中的鏡像。代碼段需要防止在運(yùn)行時(shí)被非法修改,所以只準(zhǔn)許讀取操作,而不允許寫入(修改)操作——它是不可寫的。
2)數(shù)據(jù)段:數(shù)據(jù)段用來存放可執(zhí)行文件中已初始化全局變量,換句話說就是存放程序靜態(tài)分配的變量和全局變量。
3)BSS段:BSS段包含了程序中未初始化的全局變量,在內(nèi)存中 bss段全部置零。
4)堆(heap):堆是用于存放進(jìn)程運(yùn)行中被動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存段,它的大小并不固定,可動(dòng)態(tài)擴(kuò)張或縮減。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc等函數(shù)分配內(nèi)存時(shí),新分配的內(nèi)存就被動(dòng)態(tài)添加到堆上(堆被擴(kuò)張);當(dāng)利用free等函數(shù)釋放內(nèi)存時(shí),被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除(堆被縮減)
它的物理內(nèi)存空間是由程序申請的,并由程序負(fù)責(zé)釋放。
5)棧:棧是用戶存放程序臨時(shí)創(chuàng)建的局部變量,也就是說我們函數(shù)括弧“{}”中定義的變量(但不包括static聲明的變量,static意味著在數(shù)據(jù)段中存放變量)。除此以外,在函數(shù)被調(diào)用時(shí),其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中,并且待到調(diào)用結(jié)束后,函數(shù)的返回值也會被存放回棧中。由于棧的先進(jìn)先出特點(diǎn),所以棧特別方便用來保存/恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場。從這個(gè)意義上講,我們可以把堆棧看成一個(gè)寄存、交換臨時(shí)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。
它是由操作系統(tǒng)分配的,內(nèi)存的申請與回收都由OS管理。
舉個(gè)具體的C語言的例子吧:
//main.c
int a = 0; //全局初始化區(qū)
char *p1; //全局未初始化區(qū)
main()
{
static int c =0; //全局(靜態(tài))初始化區(qū)
int b; //棧
char s[] = "abc"; //棧
char *p2; //棧
char *p3 = "123456"; //"123456\0"在常量區(qū),p3在棧上。
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20); //分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
}
二、各個(gè)段在內(nèi)存中的組織
各個(gè)段段在線性空間中的組織。直接上圖:
+-------------------------------- 高地址
+ envstrings 環(huán)境變量字串
+--------------------------------
+ argv string 命令行字串
+--------------------------------
+ env pointers 環(huán)境變量指針表
+--------------------------------
+ argv pointers命令行參數(shù)指針表
+--------------------------------
+ argc 命令行參數(shù)個(gè)數(shù)
+--------------------------------
+ main函數(shù)的棧幀
+--------------------------------
+ 被調(diào)用函數(shù)的棧幀
+--------------------------------
+ ......
+--------------------------------
+ 堆(heap)
+--------------------------------
+ BSS 未初始化全局?jǐn)?shù)據(jù)
+--------------------------------
+ Data 初始化的全局?jǐn)?shù)據(jù)
+--------------------------------
+ Text 代碼段
+--------------------------------
其中,Heap,BSS,Data這三個(gè)段在物理內(nèi)存中是連續(xù)存放的,可以這么理解:這三個(gè)是一體的。Text、Stack是獨(dú)立存放的,這是現(xiàn)在Linux中個(gè)段的分布,在0.11中代碼段和數(shù)據(jù)段不是分立的,是在一起的也就是說數(shù)據(jù)段和代碼段是一個(gè)段,當(dāng)然了,堆與BSS也與它們一起了。從0.11的task_struct中還可以看出數(shù)據(jù)段、堆棧段的描述符是一個(gè),都在ldt[2]處。