malloc 和全局变量声明在 C 中将它们的变量分配到哪里？

Question

在一个简单的 C 程序中，如果我malloc有一个指向变量或数组的点，就内存映射而言，这部分内存分配到哪里？我对计算机编程很陌生，所以我不确定不同的变量在内存中的存储方式不同。

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材料？我在网上找到的都是和C语法有关的，但是我太菜了，看不懂编译器的书。

如果这不清楚，请告诉我。

Answer 1

考虑这个例子：

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（特别是在微型嵌入式实现中），但现代平台上的典型程序将如下所示：

• global_x是一个初始化的全局变量。它通常存储在.data可执行文件的一个部分中，当程序加载时，它与程序文本一起位于内存的读写、不可执行部分。

• global_y是一个未初始化的全局变量。.bss程序段中保留了空间，不占用可执行文件中的空间。它在加载时位于与上面类似的部分。

• local_a是位于main调用堆栈中的本地（或“自动”）变量。它的生命周期受限于该函数的执行持续时间。（即一旦函数返回，该变量就不再存在，并被丢弃。）

• buf指向从heap 中提取的 100 字节动态分配的缓冲区。堆是一块内存区域，通常会根据需要扩展以适应应用程序的内存需求。当堆空间耗尽时（由malloc和支持的库函数决定），将从操作系统（例如brk或mmap在 Linux 上）请求额外的内存。

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

int global_x = 5;
int global_y;

int main()
{
    int local_a;

    char* buf = malloc(100);
}

我们看到有三个部分/usr/bin/cat在映射0x400000，0x60b000和0x60c000。

通过查看输出，readelf -a /usr/bin/cat您可以确定哪些部分对应于在这些地址加载的段。这是留给读者的练习:-)