代码、静态、堆栈和堆段实现

Question

我知道每个段的目的，但我想知道谁真正用 c 或 c++ 等语言实现它们？

它们是由 c/c++ 编译器程序员在编写语言实现时编写的吗？ 或者这些段是在操作系统/硬件级别实现的（也许当操作系统为程序选择地址空间时）？

我把堆栈帧想象成一个简单的 c 结构，它在每次函数调用时都被推入堆栈。 我把堆想象成一个动态数组等等......

Answer 1

这有点粗略 - 硬件架构、内存模型等都会影响 C/C++ 实现可能具有“段”特征的方式。 较旧的 CPU 有局限性，导致一组更复杂的“段”（iAPX 286 - 还记得吗？）

目标代码包含由可执行语句产生的代码：由汇编机器指令产生的字节。 这将进入一个代码段，这将（通常）导致一个被写保护的内存段。

目标代码包含数据：由汇编数据定义语句产生的字节，带有一些初始化（或默认值，在 C/C++ 的情况下为零），这将进入数据段，没有访问限制。

CPU 的工作方式需要一个堆栈：将返回地址推送到堆栈上，通过推送函数参数也是最有效的参数传递约定。 “堆栈帧”部分是“按照惯例”，但通常它由返回地址和参数组成； 为局部变量保留了额外的空间：每个实例化一组（如果函数是递归的，这很重要）。

堆只是一个内存区域，从中提供分配（malloc，new）。 它通常分配在代码和数据段之外。 堆栈可能会从堆中取出 - 这取决于您是否只有一个堆栈段或多个（想想线程）。

此外，请注意有几种目标代码“格式”或“语言”，即这些段在目标代码中的定义方式。 这取决于系统的加载程序可以处理的内容：一种此类格式称为“a.out”，另一种称为“ELF”。 编译器必须遵守格式和可能性。

Answer 2

它们是由 c/c++ 编译器程序员在编写语言实现时编写的吗？ 或者这些段是在操作系统/硬件级别实现的（也许当操作系统为程序选择地址空间时）？

段入口点主要在工具链的链接阶段（和链接程序）进行管理。

从这个意义上说，是的，这些是由编译器开发人员实现的。

不过，您可以提供自己的链接器脚本，您可以在其中指定这些段应出现在哪些具体内存地址，以及这些内存地址是指 ROM 还是 RAM。

我把堆栈帧想象成一个简单的 c 结构，它在每次函数调用时都被推入堆栈。 我把堆想象成一个动态数组等等......

恐怕这根本没有那么简单：

• 堆栈帧通常还需要跟踪本地实例化的变量、异常堆栈展开所需的信息等。
• 堆分配的内存需要一些基本机制来跟踪分配的内存块及其实际大小。
• 静态内存初始化和类初始化需要运行静态实例化类的构造函数。