C程序执行的内存布局

Question

我想知道内核如何为简单的 C 程序提供内存。

例如：

#include<stdio.h> 
#include<malloc.h> 
int my_global = 10 ; 
main() 
{ 
char *str ; 
static int val ; 
str = ( char *) malloc ( 100 ) ; 
scanf  ( "%s" , str ) ;
printf( " val:%s\n",str ) ;
free(str) ;
return 1 ;
}

在这个程序中，我使用了静态，全局和malloc来分配动态内存。 那么，内存布局会是什么样子的呢？ 有人能给我一个URL链接，其中包含有关这个过程的详细信息吗？

- Pavunkumar

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my_global和val可能会被优化移除。 - kennytm

布局将部分取决于编译器/链接器，部分取决于操作系统。您需要明确指定是哪个。 - John Knoeller

Answer 1

基本上，在针对 ELF（可执行和可链接格式）的 C 程序中，例如在 Linux 上构建的程序中，会创建一个标准的内存布局。其他架构可能存在类似的布局，但我不了解更多信息。

布局如下：

一些全局数据部分在内存中的低地址处进行初始化（例如当前执行代码、全局数据以及使用 C 代码中的 "..." 创建的任何字符串）。

在这之下是一个开放内存的堆，可以使用。随着对 malloc 和 free 的调用将所谓的“程序断点”移动到内存中较高的地址，此堆的大小会自动增加。

从内存中的高地址开始，栈向较低地址增长。栈包含任何本地分配变量的内存，例如在函数顶部或作用域内（{ ... }）的变量。

更多信息：

这里有一个关于运行 ELF 程序的良好描述链接1，以及有关格式本身的更多细节链接2。如果您想了解编译器如何将 C 代码转换为汇编代码的示例，可以查看 GCC，他们的内部手册中有一些有趣的内容；最相关的章节可能是第17章，特别是17.10、17.19和17.21。最后，英特尔公司在其IA-32体系结构软件开发人员手册中提供了大量有关内存布局的信息。它描述了英特尔处理器如何处理内存分段和堆栈等内容。虽然没有关于 ELF 的详细信息，但可以看到两者的匹配点。最有用的部分可能是第1卷的第3.3节：基本架构，以及第3章的第3A卷：系统编程指南，第1部分。

我希望这对于那些深入了解运行C程序内部的人有所帮助，祝你好运。

- Clueless

Answer 2

在wikipedia上有一个简短的讨论。

稍微长一点的介绍在这里。

更多细节可以在这里找到，但我不确定它的呈现方式是否很好。

- John

Answer 3

所有静态和全局变量存储在数据段中，所有自动和临时变量存储在堆栈上，所有动态变量存储在堆上。

所有函数参数都存储在堆栈上，并且每个函数调用都有一个不同的堆栈帧，这就是递归函数的工作原理。

如需了解更多信息，请参见this site。

- Ram Prawesh

Answer 4

实际上，当你运行任何C程序时，它的可执行映像以有组织的方式加载到计算机的RAM中，这被称为进程地址空间或C程序的内存布局。

http://www.firmcodes.com/memory-layout-c-program-2/

- Mohit Rohilla

Answer 5

• 所有静态和全局未初始化变量都进入bss（符号块开始）。
• 所有已初始化的全局/本地/静态变量进一步分为

只读

const int x = 10;

& 可读/可写

char Str [] =“StackOverFlow”

• 堆栈段是存储局部变量的区域。所谓的局部变量是指在C程序中的每个函数中声明的所有变量，包括main（）。

• 文本段包含您的C程序的可执行指令，也称为代码段。这是程序步骤的机器语言表示，包括组成程序的所有函数，包括用户定义和系统函数。文本段是可共享的，因此对于不同的执行程序（例如文本编辑器，shell等），只需要在内存中有一个副本即可。通常，文本段是只读的，以防止程序意外修改其指令。

• 程序的内存布局中还有一个未映射或保留的段，其中包含命令行参数和其他与程序相关的数据，例如可执行映像的较低地址-较高地址等。

- Ayush joshi