malloc和全局变量声明将它们的变量分配到C中的何处？[副本]

Question

在一个简单的C程序中，如果Imalloc一个指向变量或数组的点，那么在内存映射方面，这部分内存分配给了哪里？我对计算机编程很陌生，所以我不确定不同的变量是如何在内存中以不同的方式存储的。

此外，全局变量（例如int x=5)将存储在内存中的何处？

最后，有没有关于C语言如何与底层硬件交互的资料？我在网上找到的都是与C语法有关的，但我太noob了，不太会看编译器的书。

Answer 1

请考虑以下示例：

int global_x = 5;
int global_y;

int main()
{
    int local_a;

    char* buf = malloc(100);
}

虽然以下描述并不总是如此（特别是在小型嵌入式实现中），但现代平台上的典型程序将按如下方式布局：

>

global_x是一个初始化的全局变量。它通常存储在可执行文件的.data部分中，当程序加载时，它与程序文本一起存放在内存的读写非可执行部分中。

global_y是未初始化的全局变量。在程序的.bss部分保留空间，不占用可执行文件中的空间。当加载时，它位于一个类似于上面的部分中。

local_a是驻留在main的调用堆栈中的本地（或“自动”）变量。它的生存期被限制为在该函数中执行的持续时间。（即，一旦函数返回，变量就不再存在，并且被丢弃。）

buf指向从堆中提取的100字节的动态分配缓冲区。堆是一个内存区域，通常会根据需要进行扩展，以满足应用程序的内存需求。当堆空间耗尽时（由malloc和支持的库函数确定），将向操作系统请求额外的内存（例如Linux上的brk或mmap)。

在Linux上，您可以查看/prod/[pid]/maps来查看进程[pid]的内存映射。例如：

$ cat /proc/30009/maps
00400000-0040c000 r-xp 00000000 fd:01 268784                             /usr/bin/cat
0060b000-0060c000 r--p 0000b000 fd:01 268784                             /usr/bin/cat
0060c000-0060d000 rw-p 0000c000 fd:01 268784                             /usr/bin/cat
01a7a000-01a9b000 rw-p 00000000 00:00 0                                  [heap]
365ec00000-365ec20000 r-xp 00000000 fd:01 263066                         /usr/lib64/ld-2.18.so
365ee1f000-365ee20000 r--p 0001f000 fd:01 263066                         /usr/lib64/ld-2.18.so
365ee20000-365ee21000 rw-p 00020000 fd:01 263066                         /usr/lib64/ld-2.18.so
365ee21000-365ee22000 rw-p 00000000 00:00 0 
365f000000-365f1b4000 r-xp 00000000 fd:01 263128                         /usr/lib64/libc-2.18.so
365f1b4000-365f3b4000 ---p 001b4000 fd:01 263128                         /usr/lib64/libc-2.18.so
365f3b4000-365f3b8000 r--p 001b4000 fd:01 263128                         /usr/lib64/libc-2.18.so
365f3b8000-365f3ba000 rw-p 001b8000 fd:01 263128                         /usr/lib64/libc-2.18.so
365f3ba000-365f3bf000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f685162b000-7f6857b54000 r--p 00000000 fd:01 302750                     /usr/lib/locale/locale-archive
7f6857b54000-7f6857b57000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f6857b6c000-7f6857b6d000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fffa6f09000-7fffa6f2a000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7fffa6ffe000-7fffa7000000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

我们看到/usr/bin/cat有三个部分映射到0x400000、0x60b000和0x60c000。

通过查看readelf-a/usr/bin/cat的输出，您可以识别哪些部分对应于在这些地址加载的段。这是留给读者的一个摘录：-）