3. 内存管理——基础知识

2018-12-18 本文已影响0人郑行_aover

内存管理和内存分配是操作系统需要重点考虑的问题。以下简单的的写下内存相关的知识。

内存主要分为五个区域：静态区（.data段、.bss段）、文字常量区、代码区（.text）、堆（.heap）、栈（.stack）。

在实际编程中，要时刻注意变量所在的内存区域，以及其生命周期，避免出现内存错误问题。

1. 数据段-.data

数据段属于静态分配内存

——有初值的全局变量、static变量

未初始化的全局变量，或者初始化为0的全局变量，此区域在程序载入时候由内核清0.属于静态分配内存

——未初始化的全局变量

text段在内存中被映射为只读

——可执行代码，字符串常量

动态分配的内存，保存程序的动态变量，堆是先进先出FIFO。

——由malloc、calloc、realloc等函数，手动分配的内存空间

注意：malloc申请的内存不负责初始化，而calloc申请的内存已经初始化为0. realloc可以扩充之前申请的内存。

堆的地址空间向上生长，即堆上保存的数据越多，堆的地址就越高。

栈保存函数的局部变量，参数，以及返回值。是一种后进先出的数据结构。最后放到栈上的数据，将会是最先从栈上移走的数据。

——局部变量、参数、返回值。

栈的生长方向为向下生长，当栈上保存的数据越多，栈的地址就越低。

PS:从存储区域来看：

——寄存器：速度最快，由编译器来分配。

——堆栈：堆栈就是栈（stack）。是一种特别快、特别有效的数据保存方式，仅次于寄存器。

——堆：手动分配固定大小的内存区域，编译器不知道其生命周期和空间大小，更灵活。但是分配存储空间会花掉时间。

从存储方式来看：

——静态存储：数据存活于整个程序的生命周期。全局变量以及static数据

——常量存储：常数值通常置于程序代码内部。这样是十分安全的，因为text段是只读的，所以永远也不会改变。有需要保护的常数，可以将其通过const来修饰。

——只读段：代码段、rodata段（常量字符串，#define定义的常量）

——数据段：保存全局变量、静态变量的空间

——堆：动态内存，通过malloc、calloc、realloc、new等来分配的内存。堆顶的位置可以通过brk和sbrk进行动态调整

——文件映射区域：动态库、共享内存等映射物理空间的内存。mmap等函数所分配的虚拟地址空间

——栈：用于维护函数调用上下文空间、一般为8M, 可以通过 ulimit -s 查看。

——内核虚拟空间：用户不可见的内存区域，由内核管理（页表存放在内核空间）

由于虚拟内存的存在，系统整理内存称为可能。即使系统内存整理调整后，虚拟内存的地址不会变，各个线程的栈内存也应该不会发生变化，只是每个内存页对应的物理内存发生变化。