一条进程的栈区、堆区、数据区和代码区在内存中的映射

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一条进程的栈区、堆区、数据区和代码区在内存中的映射

一条进程的栈区、堆区、数据区和代码区在内存中的映射
    1>栈区：主要用来存放局部变量, 传递参数, 存放函数的返回地址。.esp 始终指向栈顶, 栈中的数据越多, esp的值越小。
    2>堆区：用于存放动态分配的对象, 当你使用 malloc和new 等进行分配时,所得到的空间就在堆中。动态分配得到的内存区域附带有分配信息, 所以你　 能够 free和delete它们。
    3>数据区：全局，静态和常量是分配在数据区中的，数据区包括bss（未初始化数据区）和初始化数据区。
注意：
    1)堆向高内存地址生长；
    2)栈向低内存地址生长；
    3)堆和栈相向而生，堆和栈之间有个临界点，称为stkbrk。

1、一条进程在内存中的映射
    假设现在有一个程序，它的函数调用顺序如下：
    main(...) ->; func_1(...) ->; func_2(...) ->; func_3(...)，即：主函数main调用函数func_1; 函数func_1调用函数func_2; 函数func_2调用函数func_3。
    当一个程序被操作系统调入内存运行, 其对应的进程在内存中的映射如下图所示：

 

 

注意：
    1>随着函数调用层数的增加，函数栈帧是一块块地向内存低地址方向延伸的；
    2>随着进程中函数调用层数的减少（即各函数调用的返回），栈帧会一块块地被遗弃而向内存的高址方向回缩；
    3>各函数的栈帧大小随着函数的性质的不同而不等, 由函数的局部变量的数目决定。
    4>未初始化数据区(BSS)：用于存放程序的静态变量，这部分内存都是被初始化为零的；而初始化数据区用于存放可执行文件里的初始化数据。这两个区统称为数据区。
    5>Text(代码区)：是个只读区，存放了程序的代码。任何尝试对该区的写操作会导致段违法出错。代码区是被多个运行该可执行文件的进程所共享的。   
    6>进程对内存的动态申请是发生在Heap(堆)里的。随着系统动态分配给进程的内存数量的增加，Heap(堆)有可能向高址或低址延伸, 这依赖于不同CPU的实现，但一般来说是向内存的高地址方向增长的。
    7>在未初始化数据区（BSS）或者Stack(栈区)的增长耗尽了系统分配给进程的自由内存的情况下，进程将会被阻塞, 重新被操作系统用更大的内存模块来调度运行。
    8>函数的栈帧：包含了函数的参数(至于被调用函数的参数是放在调用函数的栈帧还是被调用函数栈帧, 则依赖于不同系统的实现)。函数的栈帧中的局部变量以及恢复该函数的主调函数的栈帧(即前一个栈帧)所需要的数据, 包含了主调函数的下一条执行指令的地址。

2、  函数的栈帧
    函数调用时所建立的栈帧包含下面的信息：
    1)函数的返回地址。返回地址是存放在主调函数的栈帧还是被调用函数的栈帧里，取决于不同系统的实现；
    2)主调函数的栈帧信息, 即栈顶和栈底；
    3)为函数的局部变量分配的栈空间；
    4)为被调用函数的参数分配的空间取决于不同系统的实现。

注意：
    1>bss区（未初始化数据段）：并不给该段的数据分配空间，仅仅是记录了数据所需空间的大小。
    2>data（初始化的数据段）：为数据分配空间，数据保存在目标文件中。

 

A   静态数据区：内存在程序启动的时候才被分配，而且可能直到程序开始执行的时候才被初始化，如函数中的静态变量就是在程序第一次执行到定义该变量的代码时才被初始化。所分配的内存在程序的整个运行期间都存在，如全局变量，static变量等。 
注意：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与静态变量在相邻的另一块区域，同时未被初始化的对象存储区可以通过void*来访问和操纵，程序结束后由系统自行释放。 


B   代码区：存放函数体的二进制代码； 


C   栈区：存放自动变量。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元由编译器自动释放，超出其作用域外的操作没有定义。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但分配的内存容量有限。栈存放函数的参数值，局部变量的值等。 


D   堆区（自由存储区）：在运行的时候调用程序（如C中的malloc或C++中的new）分配内存，可以在任何时候决定分配内存及分配的大小，用户自己负责在何时释放内存（如用free或delete）。堆中的所有东西都是匿名的，这样不能按名字访问，而只能通过指针访问。

 

 

 

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栈和堆的区别

管理方式:

栈是由编译器进行管理,无需我们手动控制.

堆的释放工作由程序员进行管理,容易产生内存泄露.

申请大小:

栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域,能从栈获得的空间较小 ,编译时就确定了大小.

堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域,堆获得的空间比较灵活,也比较大.

碎片问题:

栈是先进后出的队列,不会有内存块从栈中间弹出.

对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续性,从而造成大量的碎片 ,使程序效率降低.

分配方式:

栈有2种分配方式:  静态分配和动态分配.

堆都是动态分配.

分配效率:

栈是机器系统提供的数据结构,会在底层对栈提供支持.

堆则是c/c++函数提供的,它的机制比较复杂.