malloc() |堆栈和堆位置的内存地址长度的差异| C 编程

Posted 2023-02-21

【中文标题】malloc() |堆栈和堆位置的内存地址长度的差异| C 编程

【英文标题】：malloc() | difference in memory address length of stack and heap locations | C programming

【发布时间】：2017-11-13 00:13:53

【问题描述】：

我正在学习c程序的内存管理。我有一个很好的疑问。 （Ubuntu 操作系统）

我的疑问：

我想知道位于堆栈和堆内的数据的地址。但是当我尝试打印这些地址时，我发现地址的长度是不同的！ 这里的问题是为什么它显示的堆栈地址比堆地址长？

我知道的：

每个进程的堆栈内存是固定的，小于堆内存。 malloc() 在堆上分配内存 局部变量入栈

我把我的演示代码放在这里，这样你就可以很好地回答我的疑问了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()

    int *ptr; // goes on stack

    ptr = (int *)malloc(sizeof(int));
    *ptr = 10; // 10 is stored on heap
    printf("%p : heap address\n",ptr);
    printf("%p:  stack address\n",&ptr);
    return 0;

输出： 我在终端中得到了以下输出

0x1ea2010 : heap address
0x7ffda62cb3c0:  stack address

所以现在你可能明白我在问什么了。为什么栈地址比堆地址长？堆是一个很大的内存池，所以显然它应该有更多的长度。

如果堆栈和堆分配是在同一个内存块中完成的（根据现代操作系统..我在某处读过这个），那么它也应该具有相同的长度。

好的。请帮我把我的记忆概念弄得一清二楚。

注意：如果我的疑问非常简单或愚蠢，那么至少也请让我知道我的演示代码中的内存分配是如何完成的，以及不同长度地址背后的魔法。

感谢您阅读此类帖子。回答愉快！

【问题讨论】：

这些只是您要打印的虚拟地址。由于动态链接，无法确定内存的实际物理地址。如果我错了，请有人纠正我。

来自 C 标准关于%p 转换类型说明符：“指针的值以实现定义的方式转换为打印字符序列。 ”。你应该区分这个输出和内部表示。请提供对要求堆栈地址不得大于堆地址的标准的参考（或根本需要堆栈或堆）。

“如果堆栈和堆分配在同一个内存块中完成（根据现代操作系统..我在某处读过这个）” - 不要相信一些晦涩的网站写的一切。这没有任何意义。您应该要求作者澄清。

@Parth 通常堆栈向零地址的方向增长。这解释了 0x7ffda62cb3c0 这么大的值。例如尝试定义一个包含许多元素的本地数组，你会发现它的地址小于你得到的值。

@Parth 请在下面查看我的答案，看看是否有帮助。

【参考方案1】：

鉴于您运行的是 Ubuntu，我假设您运行的是 x86 或 x86-64 平台。假设这是真的，您的程序布局如下所示：

              +-----------------------------+
High Address: |   Command-line arguments    |
              |  and environment variables  |
              +-----------------------------+
              |            Stack            |
              |              |              |
              |              V              |
              |                             |
              |              ^              |
              |              |              |
              |            Heap             |
              +-----------------------------+
              |     Uninitialized Data      |
              +-----------------------------+
              |      Initialized Data       |
              +-----------------------------+
              |        Program Text         |
 Low Address: |       (machine code)        |
              +-----------------------------+

堆栈从一个高地址开始并“向下”增长（朝向递减地址），而堆从一个相当低的地址开始并“向上”增长（朝向递增地址）。 %p 转换说明符不打印地址值中的前导零；如果是这样，您的地址将如下所示

0x0000000001ea2010: heap address
0x00007ffda62cb3c0: stack address

两个地址的长度确实相同，只是没有显示前导零。

【讨论】：

我理解你想要表达的意思。是的，长度与我们允许前导零相同。

【参考方案2】：

您在 printf 中的格式字符串指定跳过前导零，这是默认设置。您需要添加所需长度的打印地址，如 %016p、%016x 或 %016X（如果您需要大写十六进制字符）。

正如您正确假设的那样，所有指针的长度必须相同。

【参考方案3】：

您似乎在使用 64 位地址，这意味着它们打印为 最多 16 个十六进制字符。您应该在左侧用零填充所有地址以达到 16 个字符。

0x0000000001ea2010: heap address
0x00007ffda62cb3c0: stack address

堆和栈都存在于相同的虚拟 2^64 字节空间中。

【参考方案4】：

没有标准。

但是，通常情况下，堆向上增长而堆栈向下增长。因此，从逻辑上讲，在开始时，Heap 的大小会更小，而 Stack 的大小会更大。

存在这种实现的原因是，它使程序具有静态与动态内存重叠的机会较小。

上面有人提到了虚拟地址和物理地址。从上下文来看，进程中的每一块内存都是一个虚拟地址，因此，试图解释 BUDDY 算法充其量是一种冗余，最坏的情况是无关紧要。

【参考方案5】：

想象你住在一条长街上。你住在街道的南端，房子地址是 1、2、3。

想象街道向北延伸一英里。想象一下，在街道的北端，地址是 998、999、1000。

想象一下，到目前为止，只开发了街道的南北两端。从地址20到地址990不过是未开发的空地。

但在街道的尽头有很多活动。新买家购买 20 到 30 地块并开始在其上建造房屋。

与此同时，在街道的北端，没有那么多活动。看起来 989 和 990 批次已经售出，并且正在那里建造一些东西。

那么，哪里有更大的未开发地块“池”？在街道的北端还是南端？

到目前为止，街道南端的房屋（1-20 栋，并且还在增长）比街道北端的房子多（990-1000 栋）。到目前为止，街道南端的增长速度也更快。 （南端有 10 个在建地段，而北端有 2 个。）

然而，街道北端的地址（以 9 开​​头的 3 位或 4 位）大于南端的地址（2 位）。这是什么意思？ （答案：这并不意味着什么。）