10内存

第十章 内存

 

1     程序的内存布局

Linux 的内存布局，按地址从高到低如下：

(1)     Kernel  0xffffffff―0xc00000000

(2)     Stack

(3)     Dynamic libraries  0xXXXXXXXX―0x400000000

(4)     Heap

(5)     Read/write section(.date .bss)

(6)     Readonly section(.init .rodate .text)  0xXXXXXXXX―0x08048000

(7)     Reserved  0x080480000―0x00000000

实际上在 linux 内核 2.6 版本后，共享库的装载地址已经挪到了 0xbfxxxxxx 附近。

 

2     栈与调用惯例

什么是栈

堆栈帧一般包含以下几个内容：

（1）       传入的参数

（2）       返回的地址

（3）       保存的寄存器（上下文）

（4）       临时变量

 

调用惯例 一般会包含一下几个方面的内容：

（1）       参数的传递方式和吮顺序

（2）       栈的维护方式（参数的弹出有调用者还是被调用者）

（3）       名字修饰策略

 

函数的返回值传递

 

在 MIPS 上关于栈的使用和维护的详细信息可以参考 see mips run 中的专门章节。

 

3     堆与内存管理

什么是堆

由于栈中的数据会在函数返回是释放，没有办法将数据传递到外面，而全局变量又不能动态的产生数据，所以堆应运而生。

虚拟地址空间是由操作系统管理的，用户的 malloc 怎么实现呢？比较好的方法是程序向操作系统申请一块适当大小的空间，然后由应用程序自己管理这块空间。

运行库作为应用程序和操作系统的中间商，管理堆空间。

 

Linux 进程堆管理

Linux 提供两种进程堆管理方法，一个是 brk() 系统调用，一个是 mmap() 系统调用。

brk() 的作用实际上就是设置进程数据段的结束地址，即它可以扩大或者缩小数据段。 Glibc 中的 sbrk() 就是对 brk() 的包装。

mmap() 的作用是像操作系统申请一段虚拟地址空间，而且这段虚拟地址空间可以映射到某个文件，也可以是匿名空间，由参数 flag 确定。

mmap(void *start, size_t length, int prot, int flag, int fd, off_t offset)

 

堆分配算法

（1）       空闲链表

（2）       位图

（3）       对想池

问题来了：堆其实只是进程向操作系统申请的一块地址空间，对于申请的堆和释放的堆，由谁来管理？操作系统？运行库？即对堆的数据结构描述由谁来管理？

实际上，操作系统或者运行库只是在虚拟地址空间上做一些增减，再设置一些读写权限。