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内存分布

C代码编译成可执行程序经过4步:

  1. 预处理:宏定义展开、头文件展开、条件编译,这里并不会检查语法
  2. 编译:检查语法,将预处理后文件编译生成汇编文件
  3. 汇编:将汇编文件生成目标文件(二进制文件)
  4. 链接:将目标文件链接为可执行程序

程序文件分析

通过size查看程序文件的内容分段:

shell
$ size a.out
   text    data     bss     dec     hex filename
   2258     652      12    2922     b6a a.out

代码区(text segment)

加载的是可执行文件代码段,所有的可执行代码都加载到代码区,这块内存是不可以在运行期间修改的。

未初始化数据区(BSS)

加载的是可执行文件BSS段,位置可以分开亦可以紧靠数据段,存储于数据段的数据(全局未初始化,静态未初始化数据)的生存周期为整个程序运行过程。

全局初始化数据区/静态数据区(data segment)

加载的是可执行文件数据段,存储于数据段(全局初始化,静态初始化数据,文字常量(只读))的数据的生存周期为整个程序运行过程。

text + data + bss 十进制表示是dec
text + data + bss 十六进制表示是hex

img

程序加载到内存后

栈区(stack)

栈是一种先进后出的内存结构,由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、返回值、局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放,因此,局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间。

堆区(heap)

堆是一个大容器,它的容量要远远大于栈,但没有栈那样先进后出的顺序。用于动态内存分配。堆在内存中位于BSS区和栈区之间。一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收。

内存分区模型

内存分区图:

环境变量,命令行参数.在栈上面位置

通常使用变量在内存中位置分析:

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

int a = 100;  // data段
int b;        // bss段
int c = 0;    // bss段

void foo(void) {
    int num = 100;                            // 栈内存stack
    char* str = "abcdedsgads";                // 文字常量区data
    char str_arr[] = "abcdedsgads";           // 把常量区的字符串copy一份到栈区
    static char s_str_arr[] = "abcdedsgads";  // 静态数据区data
}

void* bar(const char* str, int len) {  // str,num 栈区stack
    char* s = (char*)malloc(1024);     // s指向堆heap内存,s指针在栈区stack
    strncpy(s, str, len);
    return s;
}

int main(int argc, char* argv[]) {

    char* str = "hello world";
    char* s = bar(str, strlen(str));

    free(s);

    return 0;
}