在linux中编程内存布局

Question

我对程序在内存中的样子有点困惑，我的教授告诉我堆栈和堆在堆栈处于较低的内存地址时相互增长。

使用该映像困扰我的第一件事是，如果堆从高变低，那么如果我在堆上分配了一个数组，那么第二个元素的指针在int值中是否应该小于指向第一个元素的指针？ 这会令人困惑

我做了一点研究，我发现了这个数字（注意我的问题集中在linux上）

_{（来源： cyberplusindia.com ）}

好吧，所以数据和未初始化的数据位于文本段之后，位于程序内存的开头，然后是堆后跟堆栈，最后是命令行参数和环境。

但是如果堆栈从高地址变为低，那么如果我在堆栈上分配了一个数组，那么如果我指向第一个元素的指针的值也会低于指向第二个元素的指针？ 这是不是意味着堆栈也会从低到高增长？

所以我的问题是Linux中进程的正确内存布局是什么？ 以及共享库的内存来自何处（在进程的地址空间中）

带指针示例的简单代码：

#include <iostream>


int data[5];

int main()
{
  using std::cout;
  using std::endl;
  int stack = 0;
  short *sptr = reinterpret_cast<short *> ( &stack );
  int *iptr = new int[5];
  cout << "Starting static tests"
       << "\nPointer to first element " << data
       << "\nPointer to second element " << &data[1]
       << "\nstarting stack test " <<  sptr
       << "\nsecond short " << &sptr[1]
       << "\nStarting heap test " << iptr
       << "\nsecond int " << &iptr[1];
  delete[] iptr;
  return 0;
}

输出：

Starting static tests
Pointer to first element 0x6013e0
Pointer to second element 0x6013e4
starting stack test 0x7fffdf864dbc
second short 0x7fffdf864dbe
Starting heap test 0x1829010
second int 0x1829014

Answer 1

如果我在堆栈上分配了一个数组，那么指向第一个元素的指针的值也将低于指向第二个元素的指针？

分配数组“如何”并不重要，可以增加或减少堆栈指针，但结果是为数组保留了地址空间。

您可以以正常方式使用它们，因为最低的地址是为元素0保留的。

所以我的问题是Linux中进程的正确内存布局是什么？

你可以自己检查一下。 在某处插入一个像std::cin.get()这样的程序来暂停你的程序。

然后在一个单独的shell中运行：

ps aux | grep your_program_name
cat /proc/<pid show by grep>/maps 

这将打印进程的内存映射，您可以在其中查看堆，堆栈和其他内容在内存中的位置。

关于堆栈：让我们假设您使用的是具有Linux和Intel或AMD 64位CPU的普通机器。 然后编写以下代码：

extern void f(int);

void g(int param)
{
    f(param);
}

编译和反汇编：

g++ -ggdb -c test_my_stack.cc  && objdump -S test_my_stack.o

你可以看到（删除了不重要的细节）：

 void g(int param)
 {
 0:   55                      push   %rbp
 1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
 4:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
 8:   89 7d fc                mov    %edi,-0x4(%rbp)
    f(param);
 b:   8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax

正如您在sub $0x10,%rsp看到的那样sub $0x10,%rsp我们通过减少（向下移动）堆栈指针来保留堆栈中的空间。

Answer 2

使用该映像困扰我的第一件事是，如果堆从高变低，那么如果我在堆上分配了一个数组，那么第二个元素的指针在int值中是否应该小于指向第一个元素的指针？ 这会令人困惑

一点也不。 假设您从内存池中分配一个10字节的数组，该内存池从高到低增长。 所有分配器必须做的是将该内存池的“底部”减少10，然后使用该值作为分配的数组的开始。 然后阵列将在旧的“底部”结束。 指针算法仍然可以按预期工作，但你会“增长”到低地址。