linux 程序存儲時和運行時的結構

前言

看了些Linux內存管理的文章，寫一寫加深對內存管理的印象。

正文

程序的存儲

ELF是Linux的主要可執行文件格式。ELF文件由4部分組成，分別是ELF頭（ELF header）、程序頭表（Program header table）、節（Section）和節頭表（Section header table）。具體如下：

1. Program header描述的是一個段在文件中的位置、大小以及它被放進內存後所在的位置和大小。即要加載的信息；
2. Sections保存着object 文件的信息，從連接角度看：包括指令，數據，符號表，重定位信息等等。在圖中，我們可以看到Sections中包括：
   1. text 文本結 存放指令；
   2. rodata 數據結 readonly;
   3. data 數據結 可讀可寫；
3. Section頭表（section header table）包含了描述文件sections的信息。每個section在這個表中有一個入口；每個入口給出了該section的名字，大小，等等信息。相當於 索引！
   

代碼編譯和存儲

Linux 虛擬地址空間如何分佈？

Linux 使用虛擬地址空間，大大增加了進程的尋址空間，由低地址到高地址分別爲：

1. 只讀段：該部分空間只能讀，不可寫；(包括：代碼段、rodata 段(C常量字符串和#define定義的常量) )
2. 數據段：保存全局變量、靜態變量的空間；
3. 堆 ：就是平時所說的動態內存， malloc/new 大部分都來源於此。其中堆頂的位置可通過函數 brk 和 sbrk 進行動態調整。
4. 文件映射區域：如動態庫、共享內存等映射物理空間的內存，一般是 mmap 函數所分配的虛擬地址空間。
5. 棧：用於維護函數調用的上下文空間，一般爲 8M ，可通過 ulimit –s 查看。
6. 內核虛擬空間：用戶代碼不可見的內存區域，由內核管理(頁表就存放在內核虛擬空間)。
   下圖是 32 位系統典型的虛擬地址空間分佈(來自《深入理解計算機系統》)。
   
   

char *a 與char a[] 的區別

char *d = “hello” 中的d是指向第一個字符‘h’的一個指針；char s[20] = “hello” 中數組名s也是指向第一個字符’h’的指針。現執行下列操作：strcat(d, s)。把字符串加到指針所指的字串上去，出現段錯誤。本質原因：*d="hello"存放在常量區，是無法修的。而數組是存放在棧中，是可以修改的。
兩者區別如下：
讀寫能力：char *a = "abcd"此時"abcd"存放在常量區。通過指針只可以訪問字符串常量，而不可以改變它。而char a[20] = “abcd”; 此時 "abcd"存放在棧。可以通過指針去訪問和修改數組內容。

賦值時刻：char *a = "abcd"是在編譯時就確定了（因爲爲常量）。而char a[20] = “abcd”; 在運行時確定

存取效率：char *a = “abcd”; 存於靜態存儲區。在棧上的數組比指針所指向字符串快。因此慢，而char a[20] = "abcd"存於棧上，快。
另外注意：char a[] = “01234”，雖然沒有指明字符串的長度，但是此時系統已經開好了，就是大小爲6-----‘0’ ‘1’ ‘2’ ‘3’ ‘4’ ‘5’ ‘\0’，(注意strlen(a)是不計’\0’)

結束

初步瞭解了程序的存儲結構和運行結構。分享給和我一樣還不太瞭解的朋友。一步一個腳印 . . .

參考:

linux環境內存分配原理 mallocinfo
Linux系統內存管理
Linux內存管理（最透徹的一篇）
Linux C 內存管理
深入理解C語言內存管理