日期:2014-05-16  浏览次数:20639 次

linux进程存储管理--进程内存结构

     一个正在运行着的进程在内存空间中的内存结构有:代码区、初始化数据区、未初始化数据区、堆区和栈区5个部分

1)代码区(text segment)。加载的是可执行文件代码段
2)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,存储于数据段的数据的生存周期为整个程序运行过程
3)未初始化数据区(BSS)
4)堆区(heap)用于动态内存分配
一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时有可能由OS回收
5)栈区(stack)。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。

1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
二、例子程序
这是一个前辈写的,非常详细
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
static int c =0; 全局(静态)初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}

 

堆与栈的区别:

栈是由编译器在程序运行时分配空间区域,由操作系统维护。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。堆是由malloc函数(C++语言为new运算符)分配的内存块,内存释放由程序员手动控制,在C语言中使用free函数完成(C++中为delete)。堆与栈的主要区别有以下几点:

1)、管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。

2)、空间大小:

        栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域。即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,当申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示溢出。因此,能从栈获得的空间较小。

        堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。因为系统是由链表来存储空闲内存地址的,且链表的遍历方向是低地址向高地址的。由此可见,堆获得的空间较奶灵活,也较大。
3)、碎片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列。

4)、生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。

5)、堆都是由malloc函数动态申请分配并由free()函数释放的;栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。

6)、分配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。