进程内存布局-Linux进程内存布局探究-linux (进程内存布局图)

教程大全 2025-07-12 23:53:01 浏览次

Linux进程内存布局是指Linux系统中进程使用的虚拟内存地址空间布局。当一个程序开始执行时，它被看作一个独立的进程。这个进程的内存布局把它的静态内存映射到进程的用户态虚拟地址空间，并且允许进程在内核态虚拟地址空间写入/读取数据或服务程序指令。了解Linux进程内存布局对于理解系统的虚拟内存管理至关重要。

以下是Linux进程内存布局的结构：

进程静态内存：是进程只读段，用于存放可执行文件中的程序代码，数据和全局变量。

框架缓冲区：它定义了当一个函数调用时，进程的下一步指令。框架缓冲区的存在允许当函数调用完毕，进程会自动返回到原来的地方。

堆：程序运行时动态分配的内存。用户可以使用malloc函数来申请内存，使用free函数来释放内存。

栈：当一个函数被调用时，它的所有参数和局部变量都将在栈中分配。

信号栈：当系统收到中断信号时，会触发响应中断函数。当函数被调用时，系统会向进程压入一份特殊的栈，名为信号栈。

下面利用C语言编写程序演示Linux进程内存布局：

int global;

/* 堆 */

int *pn = (int *)malloc(sizeof(int));

/* 栈 */

printf(“%d\n”, c);

从上面的例子可以看出，Linux进程的内存布局中包括了进程的静态内存、框架缓冲区、堆、栈和信号栈等部分，程序在执行过程中将在这些部分中分配，使用内存。Linux进程内存布局设计是系统设计的一个重要部分，它直接关系到系统虚拟内存的管理以及进程的性能。

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linux用户级进程跟内核线程（进程）有什么差别

1、几乎所有的程序都要切换到内核态运行再返回用户态，用中断完成的，因为在内核下封装了一些东西，用户态下只是传入某些参数后调用内核态下的函数罢了，2、进程有三态（执行态，就绪态，阻塞态），cpu任何时刻都只有一个进程在执行，so从用户态切换到内核态时，用户态下的进程就处于阻塞或就绪态了，至于从用户态切换到内核态执行哪个函数那就看你在用户态下执行的是什么函数了，比如在用户态下的lseek在内核下就是llseek了，不一样的。3、这问题就是linux的内存管理了，这里就得提到三种地址（逻辑地址、线性地址、物理地址），这里我们提到的4G地址是逻辑地址，不是我们实际的物理地址，linux中一个进程用户占0-3G对应的内核占3G-4G部分说得不是很清楚，这是比较复杂的内容，需要从头看起，单就这几个问题是不能搞懂linux的，最好还是系统的学习，不断的重复

操作系统执行可执行程序时，内存分配是怎样的

在操作系统中，一个进程就是处于执行期的程序（当然包括系统资源），实际上正在执行的程序代码的活标本。那么进程的逻辑地址空间是如何划分的呢？图1做了简单的说明(Linux系统下的)：图一左边的是UNIX/LINUX系统的执行文件，右边是对应进程逻辑地址空间的划分情况。一般认为在c中分为这几个存储区： 1. 栈－－有编译器自动分配释放 2. 堆－－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 3. 全局区（静态区）－－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。程序结束释放。 4. 另外还有一个专门放常量的地方。程序结束释放。在函数体中定义的变量通常是在栈上，用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。在所有函数体外定义的是全局量，加了static修饰符后不管在哪里都存放在全局区（静态区）,在所有函数体外定义的static变量表示在该文件中有效，不能extern到别的文件用，在函数体内定义的static表示只在该函数体内有效。另外，函数中的adgfdf这样的字符串存放在常量区。比如：代码: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 = ; //\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, );//\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的优化成一块。 }还有就是函数调用时会在栈上有一系列的保留现场及传递参数的操作。栈的空间大小有限定，vc的缺省是2M。栈不够用的情况一般是程序中分配了大量数组和递归函数层次太深。有一点必须知道，当一个函数调用完返回后它会释放该函数中所有的栈空间。栈是由编译器自动管理的，不用你操心。堆是动态分配内存的，并且你可以分配使用很大的内存。但是用不好会产生内存泄漏。并且频繁地malloc和free会产生内存碎片（有点类似磁盘碎片），因为c分配动态内存时是寻找匹配的内存的。而用栈则不会产生碎片。在栈上存取数据比通过指针在堆上存取数据快些。一般大家说的堆栈和栈是一样的，就是栈(stack)，而说堆时才是堆heap. 栈是先入后出的，一般是由高地址向低地址生长。堆(heap)和堆栈(stack)的区别2.1申请方式stack:由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间heap:需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数如p1 = (char *)malloc(10);在C++中用new运算符如p2 = (char *)malloc(10);但是注意p1、p2本身是在栈中的。 2.2 申请后系统的响应栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 2.32.4申请效率的比较：栈由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。堆是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.另外，在Windows下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。 2.5堆和栈中的存储内容栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。 2.6存取效率的比较char s1[] = aaaaaaaaaaaaaaa;char *s2 = bbbbbbbbbbbbbbbbb;aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。比如：#include <...>void main(){char a = 1;char c[] = ;char *p =;a = c[1];a = p[1];return;}对应的汇编代码10: a = c[1]; 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl11: a = p[1];D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据edx读取字符，显然慢了。 2.7小结：堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。堆和栈的区别主要分：操作系统方面的堆和栈，如上面说的那些，不多说了。还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第1个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因。申请大小的限制栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。一、预备知识—程序的内存分配一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分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(text)—存放函数体的二进制代码。