内存管理
- 1.代码段（Code Segment / Text Segment）常量区
- 2. 数据段（Data Segment）静态区
- 3. BSS 段（未初始化数据段）
- 4. 堆（Heap）
- 5. 栈（Stack）
- 6. 内存映射段（Memory Mapping Segment）
-
1.代码段（Code Segment / Text Segment）常量区
- 功能
存储程序的可执行机器指令，包括函数体、控制流逻辑和操作码。 - 特性
只读且固定：防止程序意外修改自身代码，确保执行安全。
共享性：多个进程可共享同一份代码（如操作系统内核、共享库）。
编译时确定：大小和内容在编译阶段固化，运行时不可变。 - 存储内容
函数定义和实现。
字面量字符串（如 “Hello, World!”）。
指令操作码（如加法、跳转指令）。
2. 数据段（Data Segment）静态区
- 功能
存储已初始化的全局变量和静态变量。 - 特性
读写区域：程序运行时可修改变量值。
初始化值：变量值来自编译时的显式赋值。
持续性：生命周期贯穿程序运行始终。 - 存储内容
已初始化的全局变量（如 int global = 42;）。
已初始化的静态变量（如 static int count = 0;）。
全局 / 静态数组（如 char msg[] = “Hi”;）。
3. BSS 段（未初始化数据段）
- 功能
存储未初始化的全局变量和静态变量。 - 特性
零初始化：运行时自动初始化为 0（或空指针）。
不占磁盘空间：仅在内存中分配，减少可执行文件大小。
读写区域：与数据段相同，但初始值不同。 - 存储内容
未初始化的全局变量（如 int global;）。
未初始化的静态变量（如 static int temp;）。
全局 / 静态数组（如 char buffer[1024];）。
4. 堆（Heap）
- 功能
动态分配内存，用于运行时创建对象（如 malloc/new），堆是向上增长的。 - 特性
手动管理：程序员负责申请（malloc/new）和释放（free/delete）。
动态扩展：通过系统调用（如 brk/mmap）调整大小。
碎片化风险：频繁分配 / 释放可能导致内存碎片，降低利用率。
较大空间：理论上限为虚拟地址空间（如 64 位系统的 16EB）。 - 存储内容
动态分配的对象（如 int* ptr = new int[100];）。
运行时创建的数据结构（如链表、树）。
共享内存区域（通过 shm_open 等 API 创建）。
5. 栈（Stack）
- 功能
存储函数调用上下文和局部变量，实现函数调用栈。栈是向下增长的。 - 特性
后进先出（LIFO）：由操作系统自动管理，通过栈指针（SP）操作。
快速访问：通过寄存器直接操作栈顶，速度快于堆。
自动回收：函数返回时自动释放内存，无需手动管理。
固定大小：默认栈深度有限（如 Linux 默认 8MB），可能导致栈溢出。 - 存储内容
局部变量（如 int x = 10;）。
函数参数（如 void func(int a, int b) 的 a 和 b）。
调用帧信息（返回地址、寄存器值、栈基址）。
临时变量（如函数内的计算结果）。
6. 内存映射段（Memory Mapping Segment）
- 功能
将文件或设备映射到进程地址空间，实现高效 I/O 和共享内存。 - 特性
文件映射：通过 mmap() 将文件内容直接映射到内存，避免拷贝。
共享内存：多个进程可映射同一文件，实现进程间通信（IPC）。
动态加载：用于加载共享库（如 .so 文件）。
虚拟内存：仅在访问时实际分配物理内存，节省资源。 - 存储内容
动态链接库（如 libc.so）。
通过 mmap() 映射的文件（如配置文件、数据库）。
匿名内存映射（如 MAP_ANONYMOUS 创建的临时缓冲区）。
共享内存对象（如 POSIX 共享内存）。
对比总结
| 区域 | 存储内容 | 生命周期 | 分配方式 | 访问速度 | 风险/注意事项 |
|---|
| 代码段 | 可执行指令、字面量字符串 | 程序运行期间 | 编译时静态分配 | 最快 | 不可修改（修改会触发段错误） |
| 数据段 | 已初始化全局/静态变量 | 程序运行期间 | 编译时静态分配 | 快 | 持续占用内存 |
| BSS段 | 未初始化全局/静态变量 | 程序运行期间 | 运行时零初始化 | 快 | 自动清零，节省磁盘空间 |
| 堆 | 动态分配的对象（malloc/new） | 手动管理（free/delete） | 运行时系统调用（sbrk/mmap） | 较慢 | 内存泄漏、碎片化、需手动释放 |
| 栈 | 局部变量、函数调用帧 | 函数执行期间 | 自动分配/回收（SP指针） | 最快 | 栈溢出（Stack Overflow） |
| 内存映射段 | 文件映射、共享库、匿名映射 | 手动管理（munmap） | 运行时系统调用（mmap） | 中等 | 需处理映射错误、同步问题 |
内存布局示意图
高地址 ──────────────────────────────────────────────────────────────────│ ││ 命令行参数和环境变量 │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ 栈 (向下增长) ││ ├─ 函数调用帧 ││ ├─ 局部变量 ││ └─ ... ││ │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ 内存映射段 ││ ├─ 文件映射 ││ ├─ 共享库 ││ └─ 匿名映射 ││ │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ 堆 (向上增长) ││ ├─ 动态分配的对象 ││ └─ ... ││ │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ BSS段 (未初始化数据) ││ ├─ 未初始化全局变量 ││ └─ 未初始化静态变量 ││ │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ 数据段 (已初始化数据) ││ ├─ 已初始化全局变量 ││ └─ 已初始化静态变量 ││ │├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ 代码段 (可执行指令) ││ ├─ 函数体 ││ └─ 字面量字符串 ││ │└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘ 低地址
