C中虚拟内存的组织

Posted 2023-02-21

【中文标题】C中虚拟内存的组织

【英文标题】：Organization of Virtual Memory in C

【发布时间】：2015-05-25 15:15:15

【问题描述】：

对于以下每一项，它在内存中的存储位置和顺序：全局变量、局部变量、静态局部变量、函数参数、全局常量、局部常量、函数本身（并且是main 一个特例？），动态分配的变量。

我将如何进行实验评估，即使用 C 代码？

我知道 全局变量 -- 数据 静态变量 -- 数据 常量数据类型 -- 代码 局部变量（在函数中声明和定义）--堆栈 在主函数中声明和定义的变量 -- stack 指针（例如：char *arr,int *arr）——数据或堆栈 动态分配空间（使用 malloc,calloc）——堆

【问题讨论】：

它是特定于实现的，实际上取决于操作系统，也许还有编译器和链接器。

【参考方案1】：

您可以编写一些代码来创建上述所有内容，然后打印出它们的地址。例如：

void func(int a) 
    int i = 0;
    printf("local i address is %x\n", &i);
    printf("parameter a address is %x\n", &a);


printf("func address is %x\n", (void *) &func);

请注意，函数地址有点棘手，您必须将其转换为 void*，并且在获取函数地址时省略 ()。比较内存地址，您将开始了解图片或事物所在的位置。通常文本（指令）位于底部（最接近 0x0000），堆位于中间，堆栈从顶部开始向下增长。

【讨论】：

问题是关于C的，所以std::cout很难找到。

opps，我的错误，使用 printf() 代替 x 是十六进制的格式字符串，我在上面进行了更改，谢谢

【参考方案2】：

理论上

就内存位置而言，指针与其他变量没有什么不同。

局部变量和参数可以分配在堆栈上，也可以直接分配在寄存器中。

常量字符串将被存储在一个特殊的数据部分，但与数据的位置基本相同。

数值常量本身不会存储在任何地方，它们将被放入其他变量或直接转换为 CPU 指令。 例如int a = 5; 会将常量 5 存储到变量 a 中（实际内存与变量相关联，而不是常量），但a *= 5 将生成将a 乘以常量 5 所需的代码。

main 就内存位置而言只是一个与其他任何函数一样的函数。局部变量 main 与任何其他局部变量没有什么不同，main 代码与任何其他函数一样位于代码部分的某个位置，argc 和 argv 与其他任何变量一样只是参数（它们由启动提供调用main)等的代码。

代码生成

现在，如果您想查看编译器和运行时将所有这些东西放在哪里，一种可能性是编写一个小程序，定义其中的一些，然后让编译器生成一个汇编列表。然后您将看到每个元素的存储方式。

对于堆数据，您将看到对 malloc 的调用，它负责与动态内存分配器的接口。

对于堆栈数据，您会看到对堆栈指针（x86 架构上的 ebp 寄存器）的奇怪引用，它们将用于参数和（自动）局部变量。

对于全局/静态数据，您将看到以变量命名的标签。

常量字符串可能会被标记为一个糟糕的名称，但您会注意到它们都进入一个将链接到数据旁边的部分（通常命名为 bss）。

运行时地址

或者，您可以运行此程序并要求它打印每个元素的地址。但是，这不会向您显示寄存器的使用情况。

如果您使用变量地址，您将强制编译器将其放入内存中，否则它本可以将其保存在寄存器中。

还要注意，内存组织取决于编译器和系统。使用 gcc 和 MSVC 编译的相同代码可能具有完全不同的地址和元素，其顺序完全不同。

代码优化器也可能会做一些奇怪的事情，所以我建议先编译您的示例代码并禁用所有优化。 不过，看看编译器为获得大小和/或速度所做的工作可能会很有趣。