linux 内存管理

  
一、内存管理
            硬件层次
                内存结构管理    
            内核层次
                内存映射
                堆扩展                        
            语言层次
                c:malloc   
                c++:new
            数据结构
                STL   对多线程支持存在问题 对共享内存也存在问题  这俩个瓶颈
                智能指针  在boost库中
        
        1.Linux对内存的结构描述
                1./proc/${pid}/  存放进程运行时候所有的信息(包括内存结构)
                
                        任何程序的内存空间分成4个基本部分
                        1.代码区
                        2.全局栈区
                        3.堆
                        4.局部栈
                    进程查看   ps aue
                    
                    自加载程序  /lib/ld-linux.so.X  X是版本号。
在基于 GNU glibc 的系统上，包括所有 linux 系统，ELF 可执行二进制文件的运行自动导致程序加载器被加载并且运行。加载器搜索、加载程序所要使用的动态链接库。    
                
                               2.理解程序的变量与内存空间的关系    
        结论:
                1.内存分四个区.
                2.各种变量对应存放区
                3.堆栈是一种管理内存的数据结构.
                4.查看程序的内存地址.
        2.理解malloc的工作的原理
                    malloc使用一个数据结构(链表)维护分配空间
                    链表的构成:分配的空间/上一个空间数据/下一个空间/空间大小等信息.
                    对malloc分配的空间不要越界访问.因为容易破坏后台维护结构.
                                        导致malloc/free/calloc/realloc不正常工作.
                        
        3.C++的new与malloc的关系
                malloc    new new[]  
                realloc      new()
                calloc    new[]
                free      delete  delete[]?
                
            结论:new的实现使用的是malloc来实现的.
                        区别:new使用malloc后,还要初始化空间.
                            基本类型,直接初始化成默认值.
                            UDT类型,调用指定的构造器
                             delete调用free实现.
                         delete负责调用析构器.然后再调用free
            new与new[]区别
                    new只调用一个构造器初始化.
                    new[]循环对每个区域调用构造器.
            delete 与delete[]
            
        4.函数调用栈空间的分配与释放            
            4.1.总结:
                    1.函数执行的时候有自己的临时栈.
                    2.函数的参数就在临时栈中.如果函数传递实参.则用来初始化临时参数变量.
                    
                    3.通过积存器返回值.(使用返回值返回数据)
                    4.通过参数返回值.(参数必须是指针)
                                指针指向的区域必须事先分配.
                    5.如果参数返回指 针.参数就是双指针.
                    
            4.2.__stdcall __cdecl __fastcall
                    1.决定函数栈压栈的参数顺序.    
                    2.决定函数栈的清空方式
                    3.决定了函数的名字转换方式.
                                
        5.far near huge指针
                near 16
                far  32
                huge 综合
                            
二.虚拟内存
        问题:
                一个程序不能访问另外一个程序的地址指向的空间.
        理解:
                1.每个程序的开始地址0x80084000
                2.程序中使用的地址不是物理,而是逻辑地址(虚拟内存).
                        逻辑地址仅仅是编号.编号使用int 4字节整数表示.
                        4294967296
                        每个程序提供了4G的访问能力
        问题:
                    逻辑地址与物理地址关联才有意义:过程称为内存映射.
        背景:
                    虚拟内存的提出:禁止用户直接访问物理存储设备.
                    有助于系统的稳定.
                    
        结论:
                    虚拟地址与物理地址映射的时候有一个基本单位:
                                4k  1000 内存页.
                    段错误:无效访问.
                    合法访问:比如malloc分配的空间之外的空间可以访问,但访问非法.
                    
三.虚拟内存的分配.
            栈:编译器自动生成代码维护
            堆:地址是否映射,映射的空间是否被管理.
            1.brk/sbrk 内存映射函数
            分配释放内存:        
            int brk(void *end);//分配空间,释放空间
            void *sbrk(int size);//返回空间地址
            应用:
                    1.使用sbrk分配空间
                    2.使用sbrk得到没有映射的虚拟地址.
                    3.使用brk分配空间
                    4.使用brk释放空间
            理解:
                    sbrk(int  size)
                    sbrk与brk后台系统维护一个指针.
                    指针默认是null.
                    调用sbrk,判定指针是否是0,是:得到大块空闲空间的首地址初始化指针.
                                                                                                    同时把指针+size
                                                                        否:返回指针void×（-1）；
 
四.总结
                    智能指针
                        stl
                    new
                    malloc
                    brk/sbrk  
            异常处理
                    int brk(void*)
                    void *sbrk(int);
                    如果成功.brk返回0   sbrk返回指针
                    失败 brk返回-1      sbrk返回(void*)-1
                    
                    Unix函数错误,修改内部变量:
                            errno
五.知识点
        内存管理 从底层到上层分别有那些方式
        C++中 new和malloc是怎么执行的；
        Linux对内存的结构描述
        系统是如何管理内存的  
        理解程序的变量与内存空间的关系

        函数调用栈空间的分配和释放    函数看一下stacall.txt;

        为什么提出虚拟内存的概念  安全；
        内存映射
        内存映射函数 brk和sbrk

        虚拟内存     
        栈:编译器自动生成代码维护
        堆:地址是否映射,映射的空间是否被管理.