本文是对这篇文章的一个补充。
首先我们知道：
- 程序是静态的
- 源码经过预处理、编译、汇编、链接变成可执行文件，该可执行文件可以认为就是程序
- 可执行文件能够多次执行，但并不意味着每次使用的资源是一样的
- 进程是动态的
- 当程序加载到内存中开始运行，直到运行结束，这样从开始到结束的过程就是进程
- 程序位于存储设备上，此时不叫做进程，当加载到内存上开始执行才转变为进程
进程空间
上图给出了进程空间的一个模型。在 C 语言中如果利用 %p 输出变量地址的话，会出现该变量的对应地址，但其实该地址可能并不意味着真正的变量地址。通常情况下，程序到进程的过程为：
上图表明，硬盘上的程序和数据之间还隔着虚拟内存和 MMU(memory manager unit)，硬盘上的程序通过虚拟内存获得内存资源在虚拟内存上的一个映射，然后 MMU 再将虚拟内存中的资源映射到实际的内存单元，从而获得了真实的内存资源，得以运行。
对于一个进程来说，会存在几部分内容。
命令行参数和环境变量
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char **env)
{
printf("The number of arguments is %d\n",argc);
printf("******************\n");
for(int i=0; i<=argc; i++)
{
printf("The %d argument is %s\n",i,argv[i]);
}
printf("******************\n");
while(*env++)
printf("%s\n",*env);
printf("******************\n");
return 0;
}
对于上边的程序，在命令行中的运行结果为：
C:\Users\wood\Desktop\Qtest\build-test-Desktop_Qt_5_8_0_MinGW_32bit-Debug\debug>test.exe 10 20 30
The number of arguments is 4
******************
The 0 argument is test.exe
The 1 argument is 10
The 2 argument is 20
The 3 argument is 30
The 4 argument is (null)
******************
APPDATA=C:\Users\wood\AppData\Roaming
AWE_DIR=D:\Awesomium_SDK\1.6.6\
...
******************
从上边的程序中，我们可以看出：
- 带有参数的 main 函数可以在命令行中实现调用
- argc 表示参数个数，是包含可执行程序在内的所有参数
- argv 为实际的参数，实际参数个数比 argc 多 1，可执行参数默认为参数 0，null 默认为最后一个参数
- env 表示当前系统内的环境变量
- 上边所有的内容在程序运行时自动加载到进程空间中。
栈和堆
命令行参数下的是 stack 和 heap 空间，从箭头指向上来看，stack 空间是往下压栈的，而 heap 是往上压栈的：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int a;
int b;
printf("%p\n",&a);
printf("%p\n",&b);
char *p1 = (char *)malloc(100);
char *p2 = (char *)malloc(100);
printf("%p\n",p1);
printf("%p\n",p2);
return 0;
}
结果为：
0060FEA4
0060FEA0
00F60E70
00F60EE0
从上边的结果可以看出 b 的地址比 a 的地址低，p2 的地址比 p1 的地址高。同样进行函数调用时，函数内部变量也会加入压栈的顺序。
同时如果会使用到外部的函数库的话，还会将函数库的内容加载到内存中，对应在 stack 和 heap 之间的一段区域。
未初始化数据段，初始化数据段，代码段
#include <stdio.h>
int a;
int b = 10;
int main()
{
static int c;
static int d = 20;
char str[10] = "hello";
int arr[5] = {1,2,3,4,5};
return 0;
}
对于上边程序中存在的变量：
- 未初始化的普通全局变量和静态变量存储在 uninitialized data，如变量 a，c
- 初始化的普通全局变量和静态变量存储在 initialized data 中的 rw 段(read-write)，如变量 b，d
- 字符串常量存储在 uninitialized data 中的 ro 段(read-only)，如 “hello”
- 还有一些常量存储在 text 段，如 {1,2,3,4,5}
归纳为：
| 变量 | 进程空间分布 | 说明 | |
| Command-line arguments and environment variables | 命令行参数和环境变量 | ||
| 普通局部变量 | stack | 栈 | |
| dynamic lib | 动态库 | ||
| alloc 函数申请空间 | heap | 堆 | |
|
普通全局变量 静态变量 |
未初始化 | uninitialized data | 未初始化数据段 |
| 初始化 | initialized data(rw) | 初始化数据 rw 段 | |
| 常量 | initialized data(ro) | 初始化数据 ro 段 | |
| text | 代码段 | ||
函数调用时的压栈和出栈
#include <stdio.h>
int func(int x)
{
return x;
}
int foo(int x)
{
return func(x);
}
int main()
{
int a = 10;
printf("%d",foo(a));
return 0;
}
在上边的程序中，先是 main 函数发生调用，然后在 main 函数中又调用函数 foo，之后在函数 foo 中又调用 func。整个过程会发生一系列的入栈和出栈，具体顺序为：
调用 main 函数时，入栈：
- 操作系统运行状态
- 返回地址
- main() 参数
调用 foo 函数时，入栈：
- main() 运行状态
- 返回地址
- foo() 的参数
调用 func 函数时，入栈：
- foo() 运行状态
- 返回地址
- func() 的参数
然后再按照相反的顺序出栈，从而完成整个进程。