内核编程十:进程的虚拟地址空间

发布于:2025-03-25 ⋅ 阅读:(33) ⋅ 点赞:(0)

请思考当以下这个经典的hello world代码,调入内存并且在cpu上运行变成一个进程的时候,代码中的各个数据在内存中是如何进行分布的

#include <stdio.h>

int main() {
	printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

进程内存布局

进程在内存中的数据分布通常分为多个段(Segment),每个段负责存储不同类型的数据。以下是典型的进程内存布局:

1. 代码段(Text Segment)

  • 内容:存储程序的机器指令(即编译后的代码)。

  • 特性:只读,不可修改,多个进程可共享同一代码段。

2. 数据段(Data Segment)

  • 内容:存储全局变量和静态变量。

  • 分类

    • 已初始化数据段:存储显式初始化的全局和静态变量。

    • 未初始化数据段(BSS段):存储未初始化的全局和静态变量,程序加载时初始化为零。

3. 堆(Heap)

  • 内容:动态分配的内存(如mallocnew等)。

  • 特性:手动管理,大小不固定,向高地址增长。

4. 栈(Stack)

  • 内容:存储局部变量、函数参数、返回地址等。

  • 特性:自动管理,大小有限,向低地址增长。

5. 共享库(Shared Libraries)

  • 内容:存储动态链接库的代码和数据。

  • 特性:多个进程可共享,减少内存占用。

6. 环境变量和命令行参数

  • 内容:存储环境变量和命令行参数。

  • 位置:通常位于栈的上方。

7. 内存映射区(Memory Mapped Region)

  • 内容:用于内存映射文件或匿名映射。

  • 特性:允许文件直接映射到内存,便于高效访问。

典型内存布局(从低到高地址)

+---------------------------+ 高地址
| 环境变量和命令行参数     	|
+---------------------------+
| 栈(Stack)                | <--- 向低地址增长
|			|				|
|			|				|
|			v				|
+---------------------------+
| 内存映射区                  |
+---------------------------+
| 共享库                     |
+---------------------------+
|			^				|
|			|				|
|			|				|
| 堆(Heap)                 | <--- 向高地址增长
+---------------------------+
| 未初始化数据段(BSS)     	|
+---------------------------+
| 已初始化数据段(Data)    	|
+---------------------------+
| 代码段(Text)            	|
+---------------------------+ 低地址

Hello world在内存中的分布

#include <stdio.h>

int main() {
	int i = 42;
    printf("Hello, World!\n");
	printf("int i = %d\n", i);
    return 0;
}
+---------------------------+ 高地址
| 环境变量和命令行参数      	|
+---------------------------+
| 栈(Stack)              	| <--- 向低地址增长
|   - main函数的栈帧         	|
|   - 局部变量 int i = 42   	|
|   - printf的参数           |
|     - "Hello, World!\n"   |
|     - "int i = %d\n", i   |
+---------------------------+
| 共享库(Shared Libraries) 	|
|   - printf的实现代码       	|
+---------------------------+
| 堆(Heap)                	| <--- 向高地址增长
|   (该程序未使用堆)       	|
+---------------------------+
| 未初始化数据段(BSS)     	|
|   (该程序未使用BSS)      	|
+---------------------------+
| 已初始化数据段(Data)    	|
|   (该程序未使用数据段)   	|
+---------------------------+
| 代码段(Text)            	|
|   - main函数的机器指令     	|
|   - printf的调用指令       	|	
+---------------------------+ 低地址


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