进程的内存布局

在讲进程的内存布局，也就是进程的虚拟地址空间的时候，首先应该对虚拟内存有一定的了解：虚拟内存浅析。下面开始正题。

一 历史进程内存

在原来的32位的操作系统中，由于指针是4个字节，所以它的最大寻址空间就只有4G，进一步的，这4G分为3G的用户空间和1G的内核空间。

image.png

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对于32位的cpu来说，进程的虚拟地址空间从高地址到低地址一共分为七段：

(1) 内核空间 ： 权限较高

(2) 栈空间：栈里保存了局部变量，以及大多数编程语言中的函数参数。一次方法或函数调用就会向栈增加一个栈帧（stack frame）。当函数返回时栈帧就会被销毁。如果推入栈的数据过多，可能会耗尽栈映射的地址区域。这会导致一次页错误，Linux将其处理为一次expand_stack()调用，实际上是调用acct_stack_growth()检查当前是否可以增加栈大小。如果栈大小小于RLIMIT_STACK（通常8MB）就可以继续增长，程序会正常继续，不会察觉到什么。这是栈大小调整的默认处理。但是，如果栈大小达到了上限，就会发生栈溢出，程序会接到一次段错误（Segmentation Fault）。相对的，当栈变小时，不会缩减栈大小。

(3) mmap段：内核在这里将文件内容映射为内存。通常被用来加载动态链接库。

(4) 堆：堆提供了运行时的内存分配，这点和栈类似。

(5) BSS、data、代码段:

• BSS和data段都是存储静态变量和全局变量的空间。区别是BSS段存储没有初始化的
  变量。BSS区是匿名的：不映射自任何文件。如果代码中有static int cntActiveUsers;，那么cntActiveUsers就在BSS段.

• data段则存放代码中显示初始化了的静态变量。

• 代码段：通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定。

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对于现在的64位操作系统，情况已经大不一样了，下面做个小实验：

using namespace std;
static int c = 4;
int main(void) {
    int a = 1;
    int b = 2;
    cout << "栈开始: " << &a << " " << "栈地址减小: " << &b << " " << "BSS段位置: " << &c << endl;
    return 0;
}

结果：
栈开始: 0x7ffee646dad8 栈地址减小: 0x7ffee646dad4 BSS段位置: 0x1097960c0

可以看到，栈起始地址：0x7ffee646dad8，转换为Gb为106万，虚拟地址已经恐怖如斯，可以看到，再在栈上定义一个变量b，栈空间向下减小4个字节。静态全局变量c的地址为0x1097960c0，远远小于栈地址，可以看到即使是64位的虚拟地址空间也是遵守基本规律的。