Question

我目前正在学习Linux进程地址空间，并且不确定这些C变量在进程地址空间中的对应位置。

我知道调用一个函数时，会创建一个新框架，其中将包含局部变量和其他函数调用等。

我不确定框架中的指针是什么

我有这个功能：

int main(){
    char *pointer1 = NULL;
    char *pointer2 = (void *)0xDDDDDDDD;
    pointer1 = malloc(80);
    strcpy(pointer1, "Testing..");
    return(0);
}

调用main时，将创建一个新框架。

变量被初始化。

我不确定这些是指针，在哪里：

*pointer1对应于进程地址空间中的数据还是文本部分？
*pointer2对应于进程地址空间中的数据还是文本部分？
NULL和0xDDDDDDDD是否属于数据或文本部分？
自pointer1 = malloc(80)起，它属于堆栈部分吗？

Answer 1

首先应该注意，C规范实际上并不要求将局部变量存储在堆栈中，它根本没有指定 automatic 变量的位置。

话虽这么说，变量pointer1和pointer2本身的存储很可能由编译器放在堆栈上。当调用main函数时，它们的内存将成为编译器创建的堆栈框架的一部分。

继续，在类似现代PC的系统上，指针实际上只不过是一个简单的无符号整数，其值就是它所指向的地址。用于初始化的值（NULL和0xDDDDDDDD）只是简单的整数值。初始化与普通的int变量相同。因此，用于初始化的值实际上并不以“数据”形式存在，而是可以直接在机器代码中编码，并因此存储在“文本”（代码）段中。

最后，对于动态分配，它不会更改pointer1的存储位置。它只是为pointer1分配一个新值是什么。分配的内存位于“堆”上，该“堆”与任何程序节均独立（即不在代码，数据或堆栈段中）。

Answer 2

正如一些程序员伙计所说，C规范未声明必须放置自动变量的区域。但是通常编译器会增加堆栈以将其容纳在此处。但是，它们可能以.data区域结尾，并且如果例如被定义为static char *pointer1，它们将结束。

初始化值在程序区域中可能存在也可能不存在。在您的情况下，由于值的类型为int，因此，如果可以使用带有适当内联运算符的指令，则大多数体系结构都将内联初始化作为适当的机器指令进行内联。例如，在x86_64中，将发出单个mov / movq操作，以将0（NULL）或另一个int放入堆栈中的适当内存位置。

但是，用全局作用域初始化的变量，例如static char string[40] = "Hello world"或其他初始化的全局变量最终在.data区域上占据了空间。编译器可以改为在.bss区域中放置已声明但未定义的全局范围的变量。

问题由于指针1 = malloc（80），它属于堆栈部分吗？定义不明确，因为它包含两件事。

值pointer1是将保存在&pointer1处的值。考虑到以上考虑，编译器可能会将其放在堆栈中的地址。

malloc(80)的结果是一个值，该值引用堆上的一个区域（一个不同的区域），该区域在映射的程序空间之外动态分配。在Linux上，调用malloc的结果甚至可能创建一个新的以NULL为后盾的内存区域（即，不是永久存储在文件中的过渡区域；尽管它可以被内核交换）。

从本质上讲，您可以想到malloc（80）的行为，就像（不考虑free（），所以这是一个过分的简化）：

int space_left = 0; void *last_mapping = NULL;
void *malloc(int req) {
    void *result;
    if (space_left < req) {
        last_mapping = mmap(NULL, MALLOC_CHUNK_LENGTH, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
        space_left = MALLOC_CHUNK_LENGTH;
    }
    space_left -= req;
    result = last_mapping;
    last_mapping += req;
    return result;
}

使用MAP_PRIVATE调用malloc和mmap之间的巨大区别是mmap是Linux系统调用，它必须进行内核上下文切换，分配新的内存映射并为每个重置MMU层。分配内存块，而malloc可以更智能，并使用单个大区域作为“堆”，并在堆初始化之后在用户空间中管理不同的malloc和free（直到堆空间用完为止，在那里它可能必须管理多个堆））。

Answer 3

您最后一个疑问的部分，即“因为指标1 = malloc（80），它属于堆栈部分吗？”，我可以告诉您

在C语言中，使用某些标准库函数从堆分配动态内存。两个关键的动态内存函数是malloc（）和free（）。

malloc（）函数采用单个参数，该参数是请求的内存区域的大小（以字节为单位）。它返回一个指向已分配内存的指针。如果分配失败，则返回NULL。标准库函数的原型是这样的：

      void *malloc(size_t size);

free（）函数采用malloc（）返回的指针，并取消分配内存。没有返回成功或失败的指示。函数原型如下：

      void free(void *pointer);

您可以参考文档 https://www.design-reuse.com/articles/25090/dynamic-memory-allocation-fragmentation-c.html

C程序中的变量和调用及其在Linux进程地址空间中的对应位置

3 个答案: