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代码区,初始化全局数据区,BSS,堆区,栈区,程序环境变量区简介

易嘉胜
2023-12-01

相关链接:

1、http://blog.csdn.net/wudebao5220150/article/details/12947445

2、http://www.360doc.com/content/12/0811/17/8185406_229615633.shtml

3、http://www.tuicool.com/articles/JJFZjq



进 程(执行的程序)会占用一定数量的内存,它或是用来存放从磁盘载入的程序代码,或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同,有些内存是事先静态分配和统一回收的,而有些却是按需要动态分配和回收的。对任何一个普通进程来讲,它都会涉及到5种不同的数据段(如代码段,数据段,BSS段,堆段,栈段)。在进程被载入内存中时,基本上被分裂成主要的6个小的节(section)---如, .text节, .data节, .bss节, 堆节, 栈节, 环境/参数节.


一、Linux进程的五个段


下面我们来简单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区都是干什么的。


 


重点:


代码段、数据段、堆栈段,这是一个概念
堆、栈、全局区、常量区,这是另一个概念


 


 


1)代码段:代码段是用来存放可执行文件的操作指令,也就是说是它是可执行程序在内存中的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改,所以只准许读取操作,而不允许写入(修改)操作——它是不可写的。代码段(code segment/text segment)通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定,并且内存区域通常属于只读, 某些架构也允许代码段为可写,即允许修改程序。在代码段中,也有可能包含一些只读的常数变量,例如字符串常量等。


 


2)数据段:数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量,换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。


 


3)BSS段:BSS段包含了程序中未初始化的全局变量,在内存中 bss段全部置零。BSS段(bss segment)通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。


 


4)堆(heap):堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张);当利用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)


它的物理内存空间是由程序申请的,并由程序负责释放。


 


5)栈:栈又称堆栈,栈是用户存放程序临时创建的局部变量,也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量(但不包括static声明的变量,static意味着在数据段中存放变量)。除此以外,在函数被调用时,其参数也会被压入发起调用的进程栈中,并且待到调用结束后,函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点,所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲,我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。


   它是由操作系统分配的,内存的申请与回收都由OS管理。


 


举个具体的C语言的例子吧:


//main.c


int a = 0; //全局初始化区


char *p1; //全局未初始化区


main()


{


static int c =0; //全局(静态)初始化区


int b; //栈


char s[] = "abc"; //栈


char *p2; //栈


char *p3 = "123456"; //"123456\0"在常量区,p3在栈上。


p1 = (char *)malloc(10);


p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。


}


 


 


二、各个段在内存中的组织


各个段段在线性空间中的组织。直接上图:


+--------------------------------   高地址


+ envstrings 环境变量字串    


+--------------------------------


+ argv string 命令行字串        


+--------------------------------


 


+ env pointers 环境变量指针表


+--------------------------------


+ argv pointers命令行参数指针表


+--------------------------------


+ argc 命令行参数个数


+--------------------------------


 


+     main函数的栈帧  


+--------------------------------


+     被调用函数的栈帧


+--------------------------------


+         ......                


+--------------------------------






+       堆(heap)                


+--------------------------------






+ BSS 未初始化全局数据     


+--------------------------------






+   Data 初始化的全局数据    


+--------------------------------


 


+   Text 代码段                 


+--------------------------------   


其中,Heap,BSS,Data这三个段在物理内存中是连续存放的,可以这么理解:这三个是一体的。Text、Stack是独立存放的,这是现在Linux中个段的分布,在0.11中代码段和数据段不是分立的,是在一起的也就是说数据段和代码段是一个段,当然了,堆与BSS也与它们一起了。从0.11的task_struct中还可以看出数据段、堆栈段的描述符是一个,都在ldt[2]处。


 


上图是进程的虚拟地址空间示意图。


堆栈段:


  1. 为函数内部的局部变量提供存储空间。


  2. 进行函数调用时,存储“过程活动记录”。


  3. 用作暂时存储区。如计算一个很长的算术表达式时,可以将部分计算结果压入堆栈。


数据段(静态存储区):


  包括BSS段的数据段,BSS段存储未初始化的全局变量、静态变量。数据段存储经过初始化的全局和静态变量。


代码段:


  又称为文本段。存储可执行文件的指令。


堆:


  就像堆栈段能够根据需要自动增长一样,数据段也有一个对象,用于完成这项工作,这就是堆(heap)。堆区域用来动态分配的存储,也就是用 malloc 函数活的的内存。calloc和realloc和malloc类似。前者返回指针的之前把分配好的内存内容都清空为零。后者改变一个指针所指向的内存块的大小,可以扩大和缩小,他经常把内存拷贝到别的地方然后将新地址返回。


 


 


 


代码段、数据段、堆栈段,这是一个概念
堆、栈、全局区、常量区,这是另一个概念


 


1、栈区(stack):由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 


2、堆区(heap):由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。 


3、全局区(静态区):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 程序结束后由系统释放。 


4、文字常量区:常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。 


5、程序代码区:存放函数体的二进制代码。


 


 


 


在进程被载入内存中时,基本上被分裂成许多小的节(section)。我们比较关注的是6个主要的节:


(1) .text 节
    .text 节基本上相当于二进制可执行文件的.text部分,它包含了完成程序任务的机器指令。该节标记为只读,如果发生写操作,会造成segmentation fault。在进程最初被加载到内存中开始,该节的大小就被固定。


(2).data 节
      .data节用来存储初始化过的变量,如:int a =0 ; 该节的大小在运行时固定的。


(3).bss 节
    栈下节(belowstack section ,即.bss)用来存储为初始化的变量,如:int a; 该节的大小在运行时固定的。


(4) 堆节
    堆节(heapsection)用来存储动态分配的变量,位置从内存的低地址向高地址增长。内存的分配和释放通过malloc() 和 free() 函数控制。


(5) 栈节


    栈节(stacksection)用来跟踪函数调用(可能是递归的),在大多数系统上从内存的高地址向低地址增长。
同时,栈这种增长方式,导致了缓冲区溢出的可能性。


(6)环境/参数节
   环境/参数节(environment/argumentssection)用来存储系统环境变量的一份复制文件,进程在运行时可能需要。例如,运行中的进程,可以通过环境变量来访问路径、shell 名称、主机名等信息。该节是可写的,因此在格式串(format string)和缓冲区溢出(buffer overflow)攻击中都可以使用该节。

另外,命令行参数也保持在该区域中。



另外一个例子:

//main.cpp  

int a = 0;    //a在全局已初始化数据区  
char *p1;    //p1在BSS区(未初始化全局变量)  
main()  

int b;    //b在栈区 
char s[] = "abc"; //s为数组变量,存储在栈区, 
//"abc"为字符串常量,存储在已初始化数据区 
char *p1,p2;  //p1、p2在栈区 
char *p3 = "123456"; //123456\0在已初始化数据区,p3在栈区  
static int c =0;  //C为全局(静态)数据,存在于已初始化数据区 
//另外,静态数据会自动初始化 
p1 = (char *)malloc(10);//分配得来的10个字节的区域在堆区 
p2 = (char *)malloc(20);//分配得来的20个字节的区域在堆区 
free(p1); 
free(p2); 
}


另一个牛人写的windows上的相关:

数据区,代码区,堆栈区,操作系统堆栈
堆和栈的区别


一、预备知识—程序的内存分配


一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分


1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈(一栈)。


2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放(malloc等), 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事(两堆),分配方式倒是类似于链表,呵呵。


3、全局区(静态区):全局变量、(static)—,
4、文字常量区—常量字符串(abc  123)就是放在这里的。 程序结束后由系统释放


5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。


二、例子程序 


这是一个前辈写的,非常详细 


//
int a = 0; 全局初始化区 


char *p1; 全局未初始化区 


main() 





int b; 栈 


char s[] = "abc"; 栈 


char *p2; 栈 


char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。 


static int c =0; 全局(静态)初始化区 


p1 = (char *)malloc(10); 


p2 = (char *)malloc(20); 


分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 


strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。 





二、堆和栈的理论知识 


2.1申请方式 


stack: ()栈


由系统自动分配。 例如,声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间 


heap:   堆


需要程序员自己申请,并指明大小,在c中malloc函数 


如p1 = (char *)malloc(10); 


在C++中用new运算符 


如p2 = (char *)malloc(10); 


但是注意p1、p2本身是在栈中的。 


2.2 


申请后系统的响应 


栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。 


堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时, 


会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小,这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。 


2.3申请大小的限制 


栈:在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。 


堆:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。 




2.4申请效率的比较: 


栈由系统自动分配,速度较快。但程序员是无法控制的。 


堆是由new分配的内存,一般速度比较慢,而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便. 


另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配内存,他不是在堆,也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存,虽然用起来最不方便。但是速度快,也最灵活。 


2.5堆和栈中的存储内容 


栈: 在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 


当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,(栈方式:先入后出(压栈))最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。 


堆:一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。 


2.6存取效率的比较 


char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 


char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 


aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的; 


而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的; 


但是,在以后的存取中,在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。 


比如: 


#include 


void main() 





char a = 1; 


char c[] = "1234567890"; 


char *p ="1234567890"; 


a = c[1]; 


a = p[1]; 


return; 





对应的汇编代码 


10: a = c[1]; 


00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 


0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 


11: a = p[1]; 


0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 


00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 


00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al 


第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中,而第二种则要先把指针值读到edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。 


2.7小结: 


堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出: 


使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走,不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作,他的好处是快捷,但是自由度小。 


使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦,但是比较符合自己的口味,而且自由度大。 




windows进程中的内存结构


在阅读本文之前,如果你连堆栈是什么多不知道的话,请先阅读文章后面的基础知识。 


接触过编程的人都知道,高级语言都能通过变量名来访问内存中的数据。那么这些变量在内存中是如何存放的呢?程序又是如何使用这些变量的呢?下面就会对此进行深入的讨论。下文中的C语言代码如没有特别声明,默认都使用VC编译的release版。 


首先,来了解一下 C 语言的变量是如何在内存分部的。C 语言有全局变量(Global)、本地变量(Local),静态变量(Static)、寄存器变量(Regeister)。每种变量都有不同的分配方式。先来看下面这段代码: 


#include <stdio.h> 


int g1=0, g2=0, g3=0; 


int main() 





static int s1=0, s2=0, s3=0; 


int v1=0, v2=0, v3=0; 


//打印出各个变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",&v1); //打印各本地变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",&v2); 


printf("0x%08x\n\n",&v3); 


printf("0x%08x\n",&g1); //打印各全局变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",&g2); 


printf("0x%08x\n\n",&g3); 


printf("0x%08x\n",&s1); //打印各静态变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",&s2); 


printf("0x%08x\n\n",&s3); 


return 0; 





编译后的执行结果是: 


0x0012ff78 


0x0012ff7c 


0x0012ff80 


0x004068d0 


0x004068d4 


0x004068d8 


0x004068dc 


0x004068e0 


0x004068e4 


输出的结果就是变量的内存地址。其中v1,v2,v3是本地变量,g1,g2,g3是全局变量,s1,s2,s3是静态变量。你可以看到这些变量在内存是连续分布的,但是本地变量和全局变量分配的内存地址差了十万八千里,而全局变量和静态变量分配的内存是连续的。这是因为本地变量和全局/静态变量是分配在不同类型的内存区域中的结果。对于一个进程的内存空间而言,可以在逻辑上分成3个部份:代码区,静态数据区和动态数据区。动态数据区一般就是“堆栈”。“栈(stack)”和“堆(heap)”是两种不同的动态数据区,栈是一种线性结构,堆是一种链式结构。进程的每个线程都有私有的“栈”,所以每个线程虽然代码一样,但本地变量的数据都是互不干扰。一个堆栈可以通过“基地址”和“栈顶”地址来描述。全局变量和静态变量分配在静态数据区,本地变量分配在动态数据区,即堆栈中。程序通过堆栈的基地址和偏移量来访问本地变量。 


├———————┤低端内存区域 


│ …… │ 


├———————┤ 


│ 动态数据区 │ 


├———————┤ 


│ …… │ 


├———————┤ 


│ 代码区 │ 


├———————┤ 


│ 静态数据区 │ 


├———————┤ 


│ …… │ 


├———————┤高端内存区域 


堆栈是一个先进后出的数据结构,栈顶地址总是小于等于栈的基地址。我们可以先了解一下函数调用的过程,以便对堆栈在程序中的作用有更深入的了解。不同的语言有不同的函数调用规定,这些因素有参数的压入规则和堆栈的平衡。windows API的调用规则和ANSI C的函数调用规则是不一样的,前者由被调函数调整堆栈,后者由调用者调整堆栈。两者通过“__stdcall”和“__cdecl”前缀区分。先看下面这段代码: 


#include <stdio.h> 


void __stdcall func(int param1,int param2,int param3) 





int var1=param1; 


int var2=param2; 


int var3=param3; 


printf("0x%08x\n",&para;m1); //打印出各个变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",&para;m2); 


printf("0x%08x\n\n",&para;m3); 


printf("0x%08x\n",&var1); 


printf("0x%08x\n",&var2); 


printf("0x%08x\n\n",&var3); 


return; 





int main() 





func(1,2,3); 


return 0; 





编译后的执行结果是: 


0x0012ff78 


0x0012ff7c 


0x0012ff80 


0x0012ff70 


0x0012ff6c 


0x0012ff68 


├———————┤<—函数执行时的栈顶(ESP)、低端内存区域 


│ …… │ 


├———————┤ 


│ var 2 │ 


├———————┤ 


│ var 2 │ 


├———————┤ 


│ var 1 │ 


├———————┤ 


│ RET │ 


├———————┤<—“__cdecl”函数返回后的栈顶(ESP) 


│ parameter 1 │ 


├———————┤ 


│ parameter 2 │ 


├———————┤ 


│ parameter 3 │ 


├———————┤<—“__stdcall”函数返回后的栈顶(ESP) 


│ …… │ 


├———————┤<—栈底(基地址 EBP)、高端内存区域 


上图就是函数调用过程中堆栈的样子了。首先,三个参数以从又到左的次序压入堆栈,先压“param3”,再压“param2”,最后压入“param1”;然后压入函数的返回地址(RET),接着跳转到函数地址接着执行(这里要补充一点,介绍UNIX下的缓冲溢出原理的文章中都提到在压入RET后,继续压入当前EBP,然后用当前ESP代替EBP。然而,有一篇介绍windows下函数调用的文章中说,在windows下的函数调用也有这一步骤,但根据我的实际调试,并未发现这一步,这还可以从param3和var1之间只有4字节的间隙这点看出来);第三步,将栈顶(ESP)减去一个数,为本地变量分配内存空间,上例中是减去12字节(ESP=ESP-3*4,每个int变量占用4个字节);接着就初始化本地变量的内存空间。由于“__stdcall”调用由被调函数调整堆栈,所以在函数返回前要恢复堆栈,先回收本地变量占用的内存(ESP=ESP+3*4),然后取出返回地址,填入EIP寄存器,回收先前压入参数占用的内存(ESP=ESP+3*4),继续执行调用者的代码。参见下列汇编代码: 


;--------------func 函数的汇编代码------------------- 


:00401000 83EC0C sub esp, 0000000C //创建本地变量的内存空间 


:00401003 8B442410 mov eax, dword ptr [esp+10] 


:00401007 8B4C2414 mov ecx, dword ptr [esp+14] 


:0040100B 8B542418 mov edx, dword ptr [esp+18] 


:0040100F 89442400 mov dword ptr [esp], eax 


:00401013 8D442410 lea eax, dword ptr [esp+10] 


:00401017 894C2404 mov dword ptr [esp+04], ecx 


……………………(省略若干代码) 


:00401075 83C43C add esp, 0000003C ;恢复堆栈,回收本地变量的内存空间 


:00401078 C3 ret 000C ;函数返回,恢复参数占用的内存空间 


;如果是“__cdecl”的话,这里是“ret”,堆栈将由调用者恢复 


;-------------------函数结束------------------------- 


;--------------主程序调用func函数的代码-------------- 


:00401080 6A03 push 00000003 //压入参数param3 


:00401082 6A02 push 00000002 //压入参数param2 


:00401084 6A01 push 00000001 //压入参数param1 


:00401086 E875FFFFFF call 00401000 //调用func函数 


;如果是“__cdecl”的话,将在这里恢复堆栈,“add esp, 0000000C” 


聪明的读者看到这里,差不多就明白缓冲溢出的原理了。先来看下面的代码: 


#include <stdio.h> 


#include <string.h> 


void __stdcall func() 





char lpBuff[8]="\0"; 


strcat(lpBuff,"AAAAAAAAAAA"); 


return; 





int main() 





func(); 


return 0; 





编译后执行一下回怎么样?哈,“"0x00414141"指令引用的"0x00000000"内存。该内存不能为"read"。”,“非法操作”喽!"41"就是"A"的16进制的ASCII码了,那明显就是strcat这句出的问题了。"lpBuff"的大小只有8字节,算进结尾的\0,那strcat最多只能写入7个"A",但程序实际写入了11个"A"外加1个\0。再来看看上面那幅图,多出来的4个字节正好覆盖了RET的所在的内存空间,导致函数返回到一个错误的内存地址,执行了错误的指令。如果能精心构造这个字符串,使它分成三部分,前一部份仅仅是填充的无意义数据以达到溢出的目的,接着是一个覆盖RET的数据,紧接着是一段shellcode,那只要着个RET地址能指向这段shellcode的第一个指令,那函数返回时就能执行shellcode了。但是软件的不同版本和不同的运行环境都可能影响这段shellcode在内存中的位置,那么要构造这个RET是十分困难的。一般都在RET和shellcode之间填充大量的NOP指令,使得exploit有更强的通用性。 


├———————┤<—低端内存区域 


│ …… │ 


├———————┤<—由exploit填入数据的开始 


│ │ 


│ buffer │<—填入无用的数据 


│ │ 


├———————┤ 


│ RET │<—指向shellcode,或NOP指令的范围 


├———————┤ 


│ NOP │ 


│ …… │<—填入的NOP指令,是RET可指向的范围 


│ NOP │ 


├———————┤ 


│ │ 


│ shellcode │ 


│ │ 


├———————┤<—由exploit填入数据的结束 


│ …… │ 


├———————┤<—高端内存区域 


windows下的动态数据除了可存放在栈中,还可以存放在堆中。了解C++的朋友都知道,C++可以使用new关键字来动态分配内存。来看下面的C++代码: 


#include <stdio.h> 


#include <iostream.h> 


#include <windows.h> 


void func() 





char *buffer=new char[128]; 


char bufflocal[128]; 


static char buffstatic[128]; 


printf("0x%08x\n",buffer); //打印堆中变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",bufflocal); //打印本地变量的内存地址 


printf("0x%08x\n",buffstatic); //打印静态变量的内存地址 





void main() 





func(); 


return; 





程序执行结果为: 


0x004107d0 


0x0012ff04 


0x004068c0 


可以发现用new关键字分配的内存即不在栈中,也不在静态数据区。VC编译器是通过windows下的“堆(heap)”来实现new关键字的内存动态分配。在讲“堆”之前,先来了解一下和“堆”有关的几个API函数: 


HeapAlloc 在堆中申请内存空间 


HeapCreate 创建一个新的堆对象 


HeapDestroy 销毁一个堆对象 


HeapFree 释放申请的内存 


HeapWalk 枚举堆对象的所有内存块 


GetProcessHeap 取得进程的默认堆对象 


GetProcessHeaps 取得进程所有的堆对象 


LocalAlloc 


GlobalAlloc 


当进程初始化时,系统会自动为进程创建一个默认堆,这个堆默认所占内存的大小为1M。堆对象由系统进行管理,它在内存中以链式结构存在。通过下面的代码可以通过堆动态申请内存空间: 


HANDLE hHeap=GetProcessHeap(); 


char *buff=HeapAlloc(hHeap,0,8); 


其中hHeap是堆对象的句柄,buff是指向申请的内存空间的地址。那这个hHeap究竟是什么呢?它的值有什么意义吗?看看下面这段代码吧: 


#pragma comment(linker,"/entry:main") //定义程序的入口 


#include <windows.h> 


_CRTIMP int (__cdecl *printf)(const char *, ...); //定义STL函数printf 


/*--------------------------------------------------------------------------- 


写到这里,我们顺便来复习一下前面所讲的知识: 


(*注)printf函数是C语言的标准函数库中函数,VC的标准函数库由msvcrt.dll模块实现。 


由函数定义可见,printf的参数个数是可变的,函数内部无法预先知道调用者压入的参数个数,函数只能通过分析第一个参数字符串的格式来获得压入参数的信息,由于这里参数的个数是动态的,所以必须由调用者来平衡堆栈,这里便使用了__cdecl调用规则。BTW,Windows系统的API函数基本上是__stdcall调用形式,只有一个API例外,那就是wsprintf,它使用__cdecl调用规则,同printf函数一样,这是由于它的参数个数是可变的缘故。 


---------------------------------------------------------------------------*/ 


void main() 





HANDLE hHeap=GetProcessHeap(); 


char *buff=HeapAlloc(hHeap,0,0x10); 


char *buff2=HeapAlloc(hHeap,0,0x10); 


HMODULE hMsvcrt=LoadLibrary("msvcrt.dll"); 


printf=(void *)GetProcAddress(hMsvcrt,"printf"); 


printf("0x%08x\n",hHeap); 


printf("0x%08x\n",buff); 


printf("0x%08x\n\n",buff2); 





执行结果为: 


0x00130000 


0x00133100 


0x00133118 


hHeap的值怎么和那个buff的值那么接近呢?其实hHeap这个句柄就是指向HEAP首部的地址。在进程的用户区存着一个叫PEB(进程环境块)的结构,这个结构中存放着一些有关进程的重要信息,其中在PEB首地址偏移0x18处存放的ProcessHeap就是进程默认堆的地址,而偏移0x90处存放了指向进程所有堆的地址列表的指针。windows有很多API都使用进程的默认堆来存放动态数据,如windows 2000下的所有ANSI版本的函数都是在默认堆中申请内存来转换ANSI字符串到Unicode字符串的。对一个堆的访问是顺序进行的,同一时刻只能有一个线程访问堆中的数据,当多个线程同时有访问要求时,只能排队等待,这样便造成程序执行效率下降。 


最后来说说内存中的数据对齐。所位数据对齐,是指数据所在的内存地址必须是该数据长度的整数倍,DWORD数据的内存起始地址能被4除尽,WORD数据的内存起始地址能被2除尽,x86 CPU能直接访问对齐的数据,当他试图访问一个未对齐的数据时,会在内部进行一系列的调整,这些调整对于程序来说是透明的,但是会降低运行速度,所以编译器在编译程序时会尽量保证数据对齐。同样一段代码,我们来看看用VC、Dev-C++和lcc三个不同编译器编译出来的程序的执行结果: 


#include <stdio.h> 


int main() 





int a; 


char b; 


int c; 


printf("0x%08x\n",&a); 


printf("0x%08x\n",&b); 


printf("0x%08x\n",&c); 


return 0; 





这是用VC编译后的执行结果: 


0x0012ff7c 


0x0012ff7b 


0x0012ff80 


变量在内存中的顺序:b(1字节)-a(4字节)-c(4字节)。 


这是用Dev-C++编译后的执行结果: 


0x0022ff7c 


0x0022ff7b 


0x0022ff74 


变量在内存中的顺序:c(4字节)-中间相隔3字节-b(占1字节)-a(4字节)。 


这是用lcc编译后的执行结果: 


0x0012ff6c 


0x0012ff6b 


0x0012ff64 


变量在内存中的顺序:同上。 


三个编译器都做到了数据对齐,但是后两个编译器显然没VC“聪明”,让一个char占了4字节,浪费内存哦。 


基础知识: 


堆栈是一种简单的数据结构,是一种只允许在其一端进行插入或删除的线性表。允许插入或删除操作的一端称为栈顶,另一端称为栈底,对堆栈的插入和删除操作被称为入栈和出栈。有一组CPU指令可以实现对进程的内存实现堆栈访问。其中,POP指令实现出栈操作,PUSH指令实现入栈操作。CPU的ESP寄存器存放当前线程的栈顶指针,EBP寄存器中保存当前线程的栈底指针。CPU的EIP寄存器存放下一个CPU指令存放的内存地址,当CPU执行完当前的指令后,从EIP寄存器中读取下一条指令的内存地址,然后继续执行。 

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