linux与C内存管理机制

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一、linux内存管理机制

Linux中可以借助brk或mmap函数从用户空间中申请连续内存。

Linux寻址空间(32位)，用户空间为3GB，内核空间为1GB

通过调用brk(0)可以获取指向用户空间某一地址的指针，随后调用brk(len)可以在原指针地址的基础上移动该指针以达到申请或释放内存的目的。而mmap则是直接在用户空间中申请一块连续的空闲内存。(更详细的Linux内存分配机制可以参见1)

二、C内存管理机制

C/C++程序的内存布局如下：

C/C++ Memory Layout

从Code Segment到Stack的内存地址均位于用户空间中，其地址空间由低到高。其中：

• Code Segment(代码段或Text Segment)中存放着程序的机器码和只读数据，可执行指令就是从这里取得的。如果可能，系统会安排相同程序的多个运行实体共享这些实例代码。这个段在内存中一般被标记为只读，任何对该区的写操作都会导致段错误（Segmentation Fault）。
• Data Segment中存放已初始化的全局或静态变量。
• BSS中存放未初始化的全局或静态变量。
• Heap(堆)，堆的大小并不固定，可动态扩张或缩减。其分配由malloc()、new()等这类实时内存分配函数来实现(brk函数也是从这里分配内存)。
• Stack(栈)，用来存储函数调用时的临时信息，如函数调用所传递的参数、函数的返回地址、函数的局部变量等。 在程序运行时由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清除。栈内存的申请和释放遵循LIFO(先进后出)。

堆和栈有哪些不同？

1.分配和管理方式不同

堆是动态分配的，其空间的分配和释放都由程序员控制。

栈由编译器自动管理。栈有两种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配由编译器完成，比如局部变量的分配。动态分配由_alloca()函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，它的动态分配是由编译器进行释放，无须手工控制。

2.产生碎片不同

对堆来说，频繁的new/delete或者malloc/free可能会造成内存空间的不连续，造成大量的碎片，使程序效率降低。

对栈而言，则不存在碎片问题，因为栈是先进后出的队列，永远不可能有一个内存块从栈中间弹出。

3.增长方向不同

堆由低地址向高地址增长。

栈由高地址向低地址增长。