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25 11 月 2020

关于 Linux c 程序的五大内存分区的疑问

关于 Linux c 程序的五大内存分区的疑问

資深大佬 : fffang 13

一个典型的 C 程序的内存布局是以下几个分区(section)组成：

  1. 代码段(Text segment)
  2. 数据段(Initialized data segment)
  3. 未初始化的数据段(Uninitialized data segment)
  4. 堆(Stack)
  5. 栈(Heap)

对于这些分区的理解是：

代码段顾名思义储存的是二进制的可执行指令。数据段储存的是已初始化的内容，例如字符串，数字等，ex.char s [] =“ hello world”;。未初始化的数据段，声明一个全局变量但不赋值，将存储在 bss 段，static int i;。程序员 malloc/new 的区域会在堆上，堆可伸缩，同时会产生大量的碎片内存。栈的结构是 LIFO 的结构，存储着临时变量，指针，由 OS 进行管理。数据段和代码段是在可执行文件中，运行时由 OS 读取到内存中的。BSS 段不在可执行文件中，可执行文件中 BSS 段仅仅是一个数字，标记所有未初始化的变量占用空间的总和。在读取可执行文件时，OS 在数据段旁边，开辟这些区域并将它们赋值为 0 。

这是我的理解，有错误的地方还请指教。以下是我的问题：

如果一个未初始化的变量定义如，static int i;，然后用 malloc 进行分配，这块内存位于何处呢？还有如char s [];，从硬盘读取文件内容到内存，应该会在堆区，然后赋值给s，这块内存位于何处呢？

大佬有話說 (9)

  • 資深大佬 : codehz

    1. 全局变量不是从 malloc 获取的，malloc 拿到的是新的指针。。。
    2. char s[]; 是非法的变量声明，直接编译不过

  • 資深大佬 : chinuno

    1.静态变量编译好位置就是在 bss 里，malloc 要怎么给他分配？ malloc 出来的是个指针，顶多取值给他赋值
    2.char s[];你试试能不能编译。后面带字符串的情况下才可以省略长度，因为静态字符串数据以及固定了，编译的时候确定下来了。假设你制定了 s 的长度特别长够你用了，那你只能把堆里的文件数据复制到 s 本身的内存空间（ bss 段）内

  • 資深大佬 : codehz

    3. 硬盘读取文件内容到内存的过程，不会帮你分配内存，所以你可以直接传递一个够大的全局变量数组。。。

  • 主 資深大佬 : fffang

    @chinuno
    @codehz

  • 主 資深大佬 : fffang

    @chinuno
    @codehz
    想了下应该这么描述：定义一个未初始化的全局变量，那它显然应该在 BSS 段内，但是长度不确定，在运行时通过才能知道它的长度，这时会如何分配 BSS 段呢？

  • 資深大佬 : XiaoxiaoPu

    @fffang 全局变量定义时就确定了长度，不可能运行时才确定长度

  • 資深大佬 : codehz

    @fffang 不能做到，bss 段的东西长度必须是编译的时候已知的，没有任何例外。。。
    但是这不妨碍你放一个指针，指针的大小是固定的，但指向的内容可以不确定大小（也不确定是哪个内存区域，或者无效）
    这时候就可以 malloc 了

  • 資深大佬 : raaaaaar

    有书专门讲这些东西么，要看内存管理还是啥，我以前也看过这个，不过不是很透彻

  • 資深大佬 : sockpuppet9527

    1. malloc 分出来的东西是逻辑地址，给到你返回的是一个指向该逻辑地址的指针，具体硬件上的地区要经过 MMU 。
    2. 硬盘读取的内容你可以放到堆，也可以放到栈。栈是要先声明长度，比如 char s[100]; ，这就是栈和堆最大的不同，栈的深浅是固定的，堆是动态的，就算到了汇编层面，你写一个方法，栈里面变量的使用也需要先声明长度，越了栈就违法了。

    另外关于内存(逻辑地址)在何处，这个是动态的,参考一本内核书上的 hello world 例子：

    “`
    08048368 <greeting>:
    8048368: 55 push %ebp
    8048369: 89 e5 mov %esp,%ebp
    804836b: 83 ec 08 sub $0x8,%esp
    804836e: 83 ec 0c sub $0xc,%esp
    8048371: 68 84 84 04 08 push $0x8048484
    8048376: e8 35 ff ff ff call 80482b0 <[email protected]>
    804837b: 83 c4 10 add $0x10,%esp
    804837e: c9 leave

    804837f: c3 ret
    08048380 <main>:
    8048380: 55 push %ebp
    8048381: 89 e5 mov %esp,%ebp
    8048383: 83 ec 08 sub $0x8,%esp
    8048386: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
    8048389: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
    804838e: 83 c0 0f add $0xf,%eax
    8048391: 83 c0 0f add $0xf,%eax
    8048394: c1 e8 04 shr $0x4,%eax
    8048397: c1 e0 04 shl $0x4,%eax
    804839a: 29 c4 sub %eax,%esp
    804839c: e8 c7 ff ff ff call 8048368 <greeting>
    80483a1: c9 leave
    80483a2: c3 ret
    80483a3: 90 nop
    “`

    你可以看到 main 的入口是 0x8048380，这其实是给到 CPU 的 EIP 寄存器使用的，指向的虚拟地址。