Linux的Application 内存模型---

Linux的内存模型，一般为：

现在的每个进程使用了全部4G线性空间。在加载程序时内核把程序加载到线性地址0x08048000开始的位置。这个位置当然>128MB。2G开始是共享库，3G开始是内核。

地址------------------------作用--------------------------说明

>=0xc0000000---------内核虚拟存储器-------------用户代码不可见区域

< 0xc0000000----------Stack（用户栈）------------ESP指向栈顶，向下增长

-------------------------------------------------空闲内存

>=0x40000000---------文件映射区------------------mmap的空间

< 0x40000000-------------------------------------空闲内存

---------------------Heap(运行时堆)--------------通过brk/sbrk系统调用扩大堆，向上增长。

---------------------.data、.bss(读写段)---------从可执行文件中加载

>=0x08048000---------.init、.text、.rodata-------从可执行文件中加载

< 0x08048000---------保留区域--------------------

1. 第一点是关于运行时堆的。

为说明这个问题，我们先运行一个测试程序，并观察其结果：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[])

{

int first = 0;

int* p0 = malloc(1024);

int* p1 = malloc(1024 * 1024);

int* p2 = malloc(512 * 1024 * 1024 );

int* p3 = malloc(1024 * 1024 * 1024 );

printf("main=%p print=%p/n", main, printf);

printf("first=%p/n", &first);

printf("p0=%p p1=%p p2=%p p3=%p/n", p0, p1, p2, p3);

getchar();

return 0;

}

运行后，输出结果为：

main=0x8048404 print=0x8048324

first=0xbfcd1264

p0=0x9253008 p1=0xb7ec0008 p2=0x97ebf008 p3=0x57ebe008

l main和print两个函数是代码段(.text)的，其地址符合表一的描述。

l first是第一个临时变量，由于在first之前还有一些环境变量，它的值并非0xbfffffff，而是0xbfcd1264，这是正常的。

l p0是在堆中分配的，其地址小于0x4000 0000，这也是正常的。

l 但p1和p2也是在堆中分配的，而其地址竟大于0x4000 0000，与表一描述不符。

原因在于：运行时堆的位置与内存管理算法相关，也就是与malloc的实现相关。关于内存管理算法的问题，我们在后继文章中有详细描述，这里只作简要说明。在glibc实现的内存管理算法中，Malloc小块内存是在小于0x4000 0000的内存中分配的，通过brk/sbrk不断向上扩展，而分配大块内存，malloc直接通过系统调用mmap实现，分配得到的地址在文件映射区，所以其地址大于0x4000 0000。

从maps文件中可以清楚的看到一点：

00514000-00515000 r-xp 00514000 00:00 0

00624000-0063e000 r-xp 00000000 03:01 718192 /lib/ld-2.3.5.so

0063e000-0063f000 r-xp 00019000 03:01 718192 /lib/ld-2.3.5.so

0063f000-00640000 rwxp 0001a000 03:01 718192 /lib/ld-2.3.5.so

00642000-00766000 r-xp 00000000 03:01 718193 /lib/libc-2.3.5.so

00766000-00768000 r-xp 00124000 03:01 718193 /lib/libc-2.3.5.so

00768000-0076a000 rwxp 00126000 03:01 718193 /lib/libc-2.3.5.so

0076a000-0076c000 rwxp 0076a000 00:00 0

08048000-08049000 r-xp 00000000 03:01 1307138 /root/test/mem/t.exe

08049000-0804a000 rw-p 00000000 03:01 1307138 /root/test/mem/t.exe

09f5d000-09f7e000 rw-p 09f5d000 00:00 0 [heap]

57e2f000-b7f35000 rw-p 57e2f000 00:00 0

b7f44000-b7f45000 rw-p b7f44000 00:00 0

bfb2f000-bfb45000 rw-p bfb2f000 00:00 0 [stack]

2. 第二是关于多线程的。

现在的应用程序，多线程的居多。表一所描述的模型无法适用于多线程环境。按表一所述，程序最多拥有上G的栈空间，事实上，在多线程情况下，能用的栈空间是非常有限的。为了说明这个问题，我们再看另外一个测试：

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

void* thread_proc(void* param)

{

int first = 0;

int* p0 = malloc(1024);

int* p1 = malloc(1024 * 1024);

printf("(0x%x): first=%p/n", pthread_self(), &first);

printf("(0x%x): p0=%p p1=%p /n", pthread_self(), p0, p1);

return 0;

}

#define N 5

int main(int argc, char* argv[])

{

int first = 0;

int i= 0;

void* ret = NULL;

pthread_t tid[N] = {0};

printf("first=%p/n", &first);

for(i = 0; i < N; i++)

{

pthread_create(tid+i, NULL, thread_proc, NULL);

}

for(i = 0; i < N; i++)

{

pthread_join(tid[i], &ret);

}

return 0;

}

运行后，输出结果为：

first=0xbfd3d35c

(0xb7f2cbb0): first=0xb7f2c454

(0xb7f2cbb0): p0=0x84d52d8 p1=0xb4c27008

(0xb752bbb0): first=0xb752b454

(0xb752bbb0): p0=0x84d56e0 p1=0xb4b26008

(0xb6b2abb0): first=0xb6b2a454

(0xb6b2abb0): p0=0x84d5ae8 p1=0xb4a25008

(0xb6129bb0): first=0xb6129454

(0xb6129bb0): p0=0x84d5ef0 p1=0xb4924008

(0xb5728bb0): first=0xb5728454

(0xb5728bb0): p0=0x84d62f8 p1=0xb7e2c008

我们看一下:

主线程与第一个线程的栈之间的距离：0xbfd3d35c - 0xb7f2c454=0x7e10f08=126M

第一个线程与第二个线程的栈之间的距离：0xb7f2c454 - 0xb752b454=0xa01000=10M

其它几个线程的栈之间距离均为10M。

也就是说，主线程的栈空间最大为126M，而普通线程的栈空间仅为10M，超这个范围就会造成栈溢出。

栈溢出的后果是比较严重的，或者出现Segmentation fault错误，或者出现莫名其妙的错误。