Linux--内存结构

首先看一串代码

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

void main(){
        int *p1 = (int *)malloc(4);
        int *p2 = (int *)malloc(4);
        int *p3 = (int *)malloc(4);
        int *p4 = (int *)malloc(4);

        printf("p1 = %p\n",p1);
        printf("p2 = %p\n",p2);
        printf("p3 = %p\n",p3);
        printf("p4 = %p\n",p4);
}

可见每次开辟的空间之间间隔16字节（p2-p1等于16字节），而每次开辟的空间明明只有4字节，多余的12字节从何而来？

原因在于，malloc开辟的内存空间位于堆，堆是由链表维护的，链表的每个结点（结构体）由两部分组成：“数据部分”、“控制部分”。所以对于上面的情况多余的12字节来自于控制部分，并与内存对齐有关。控制部分主要包括上一个结点的地址、下一个结点的地址、当前结点的空间大小等。

在Linux系统中，运行着一个进程，会在"/proc/进程ID"下保存进程运行时所有的信息，进程结束时该文件夹会自动删除。

Linux的内存结构可以分为以下几个部分。

代码段、数据段、BSS段、堆、栈

对于一个空的main函数：

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

void main(){

}

通过size命令查看可执行文件，可以查看代码段、数据段、BSS段的数据的情况

现在在代码中插入一个局部常量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main(){
const  int a = 3;
}

没有变化，因为局部常量位于局部栈中。

在代码中插入一个全局常量

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

const int b = 3;
void main(){
}

代码段增加了4个字节变成1037，所以全局常量位于代码段。

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

int a=1;
static b=2;
const int c = 3;

void fun(){
}

void main(){
        int a1 = 1;
        static int b1 = 2;
        const int c1 = 3;

        printf("a = %p\n",&a);
        printf("b = %p\n",&b);
        printf("c = %p\n",&c);
        printf("a1 = %p\n",&a1);
        printf("b1 = %p\n",&b1);
        printf("c1 = %p\n",&c1);
        printf("fun = %p\n",fun);
        printf("main = %p\n",main);
}

查看/proc目录下进程中的maps文件

总结：

代码区：存放的CPU的机器指令、全局常量、字符串常量。

数据段：存储初始化的全局变量、静态变量。

BSS段：未初始化的全局变量、静态变量。

堆：动态开辟的内存空间。低地址向高地址扩展

栈：局部变量、局部常量。高地址向低地址扩展

malloc与new的区别：

new的实现是利用malloc，但是在malloc后会初始化空间。

如果是基本数据类型，直接初始化为默认值

如果是UDT，调用对应的构造函数进行初始化。

与内存分配有关的函数：

（1）malloc：

（2）void  * calloc（int count , int size）：count为元素个数，size为每个元素的大小。分配count*size字节的空间，并初始化。

（3）alloca：原型类似malloc，但在栈中分配空间、

（4）void * realloc（void * ptr ， int new_size）： 修改已经配置好的内存空间大小，ptr为待修改的空间地址，new_size为新的内存大小。 

若内存减少：则直接返回ptr，内存空间大小变为new_size

若内存增加：若后续空间足够，则返回ptr，内存空间变为new_size。若后续空间不足，则寻找第一个能够满足条件的空间，并将数据拷贝到新内存空间，返回新空间地址。

注：ptr = realloc（ptr ， new_size）是不对的，如果分配失败，ptr变为NULL，则原空间不能访问。