《程序员的自我修养》读书笔记5 -- 内存

一、进程的内存布局

        一般来讲进程有如下默认区域：

        栈：用于维护函数调用上下文，通常从用户空间高地址开始向低地址增长；

        堆：进程动态分配内存区域，一直存在直到被手动回收或者进程结束；

        可执行文件和共享对象镜像：

        保留区：内存中受保护而禁止访问区域，访问该处会出现段错误，通常靠近0x0处。比如int *p = NULL就是无效指针。

    

        其中栈和堆是我们主要需要分析的部分。

二、栈和惯例

        栈的布局如下图。

   

        函数调用过程：

调用方需要做的事情：

        （1）将参数压入栈  （2）将当前指令下一条指令地址压入栈   （3）跳转到被调函数体；     其中（2）（3）两步通过call函数一起执行。

被调函数首先需要做的事情：

• push %ebp   将old ebp压入栈中
• mov %esp %ebp  将新的ebp指向栈顶
• sub %esp  XXX   分配新的临时栈空间
• push XXX  将一些需要保存寄存器压栈

        被调函数结束时则进行相反的过程。

        调用惯例：

        函数调用方和被调方共同遵守的约定，使函数能够正确被调用。主要有以下几方面内容：

• 函数参数的传递顺序：即多个参数的压栈顺序
• 栈的维护方式，比如函数调用结束，由谁来弹出栈中函数参数
• 名字修饰策略：调用惯例需要对函数本身名字进行修饰

        cdecl是C语言中默认调用惯例，内容如下：

        函数返回值参数传递：

        函数可以将返回值存储在寄存器中。对于返回值5~8字节情况，一般通过eax和edx联合返回方式进行。

        如果是返回对象很长的情况。。。

（1）调用方使用临时栈上空间作为中转，并将此区域首指针作为隐含参数传递给被调方；

（2）被调方根据该隐含参数，将返回对象拷贝给中转区域；

（3）调用方将中转区域拷贝给最终对象。

三、堆和内存管理

        

        Linux进程堆管理

        Linux提供两种堆空间分配方式：

• int brk(void *end_data_segment) 实际作用是扩大或缩小数据段，若我们将数据段结束地址向高端地址移动，则扩大的空间将作为堆空间，这是最常用的做法之一。
• void mmap(*start, length, prot,flags,...) 指定需要申请的地址大小和长度，都是页的整数倍。

glibc中malloc()函数是处理用户空间请求：小于128k请求，在现有堆空间里，按照堆分配算法分配空闲块；对于大于128k请求，直接通过mmap()分配一块匿名空间。

堆分配算法

        如何管理一大块连续的内存空间，能够按照需求分配，释放其中的空间。

        空闲链表法：将整个堆空间中，空闲的块通过链表方式链接，用户请求空间时，遍历链表找到合适空闲块，并对块进行拆分（用户请求部分和剩余空闲部分），并更新链表里空闲块。用户释放时将他合并至空闲链表中。

        位图：将整个堆划分成大量的块，每个块大小相同。用位图记录所有块的使用情况。

        对象池