在C中组织虚拟内存
对于以下每一个,它看起来在哪里存储在内存中,以及以什么顺序: 全局变量 , 局部变量 , 静态局部变量 , 函数参数 , 全局常量 , 局部常量 , 函数本身(并且主要是一个特例?), 动态分配变量 。
我如何评估这个实验,即使用C代码?
我知道
全局变量 - 数据
静态变量 - 数据
常数数据类型 - 代码
局部变量(在函数中声明和定义) - 堆栈
在主函数中声明和定义的变量 - 堆栈
指针(例如: char *arr,int *arr
) - 数据或堆栈
动态分配的空间(使用malloc,calloc) - 堆
你可以编写一些代码来创建上述所有内容,然后打印出他们的地址。 例如:
void func(int a) {
int i = 0;
printf("local i address is %xn", &i);
printf("parameter a address is %xn", &a);
}
printf("func address is %xn", (void *) &func);
注意函数地址有点棘手,你必须将它转换为void *,并且当你使用函数的地址时,你可以省略()。 比较内存地址,你会开始得到一张图片或东西。 通常,文本(指令)位于底部(最接近0x0000),堆位于中间,堆栈从顶部开始向下增长。
理论上
就内存位置而言,指针与其他变量没有区别。
局部变量和参数可以分配在堆栈中或直接分配到寄存器中。
常量字符串将被存储在一个特殊的数据部分,但基本上与数据类型相同。
数字常量本身不会存储在任何地方,它们将被放入其他变量或直接转换为CPU指令。
例如int a = 5;
将恒定5存储到变量a
(实际存储器是联系在一起的变量,而不是常量),但a *= 5
将生成所必需的代码乘以a
由恒定5。
就内存位置而言, main
只是一个像其他任何函数一样的函数。 局部main
变量与任何其他局部变量没有区别, main
代码与任何其他函数一样位于代码段的某处, argc
和argv
只是与其他任何函数相同的参数(它们由调用main
函数的启动代码提供)等等。
代码生成
现在,如果你想知道编译器和运行库在何处放置所有这些东西,可以编写一个小程序来定义每一个程序,并要求编译器生成程序集清单。 然后你会看到每个元素是如何存储的。
对于堆数据,您将看到对malloc的调用,它负责与动态内存分配程序进行交互。
对于堆栈数据,您将看到对堆栈指针(x86体系结构上的ebp寄存器)的奇怪引用,它们都将用于参数和(自动)本地变量。
对于全局/静态数据,您会看到以变量命名的标签。
常量字符串可能会标上一个糟糕的名字,但您会注意到它们都会进入一段(通常名为bss),它们将链接到数据旁边。
运行时地址
或者,您可以运行该程序并要求它打印每个元素的地址。 但是,这不会显示注册表的使用情况。
如果使用变量地址,则会强制编译器将其放入内存中,否则可能会将其保存到寄存器中。
还要注意内存组织是编译器和系统相关的。 用gcc和MSVC编译的相同代码可能以完全不同的顺序具有完全不同的地址和元素。
代码优化器可能也会做一些奇怪的事情,所以我建议先编译您的示例代码,并禁用所有优化。
看看编译器做什么来获得大小和/或速度可能会很有趣。