C语言 内存布局

GCC编译

预处理->编译->汇编->链接
预处理：头⽂件包含、宏替换、条件编译、删除注释...
编译：主要进⾏词法、语法、语义分析等，检查⽆误后将预处理好的⽂件编译成汇编⽂件...
汇编：将汇编⽂件转换成 ⼆进制⽬标⽂件...
链接：将项⽬中的各个⼆进制⽂件+所需的库+启动代码链接成可执⾏⽂件...
内存布局

当我们运行程序时，可加载到 RAM 中。如下是一个内存布局图。

示例代码

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
4. #include "utils.h"
6. /* memory layout test */
7. /* #define STR(s) #s */
8. static int u_s_g_var_a; /* 未初始化静态全局变量a 存放在bss段 */
9. static int i_s_g_var_b = 10; /* 已初始化静态全局变量b 存在在data段 */
11. static int *u_s_g_var_p;
12. static int *i_s_g_val_p = &u_s_g_var_a;
14. int u_g_var_c; /* 未初始化全局变量c */
15. int i_g_var_d = 10; /* 已初始化全局变量d */
17. const int u_g_c_var_e; /* const 修饰未初始化全局常量 */
18. const int i_g_c_var_f = 10; /* const 修饰初始化全局常量 */
20. void func_test(void)
21. {
22.     printf("func\n");
23. }
25. int test_memory_layout(void)
26. {
27.     int l_var_a;
28.     int l_var_b = 10;
29.     int *l_var_c = NULL;
30.     int *l_var_d = NULL;
31.     static int u_s_l_var_e;
32.     static int i_s_l_var_f = 10;
33.     const int u_l_c_var_g;
34.     const int i_l_c_var_h = 10;
35.     char *l_var_s = "Hello World";
36.     char l_var_arr[] = "Hello World";
37.     const int *l_p_a =  &l_var_a;   /* 常量指针 */
38.     int * const l_p_b = &l_var_b;       /* 指针常量 */
39.     const int * const l_p_c =  &i_l_c_var_h;    /* 指向常量的常指针 */
40.     int *l_var_aa = (int *)alloca(sizeof(int) * 4); /* 从栈分配内存 */
41.                 static int *i_s_l_var_p = &u_g_var_c;
43.     printf("-----------------------------------------------------\n");
44.     printf("栈区\n");
45.     printf("%s\t\t%p\n", STR(l_var_aa), l_var_aa);
46.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(l_var_a), &l_var_a);
47.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(l_var_b), &l_var_b);
48.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&l_var_c), &l_var_c);
49.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&l_var_d), &l_var_d);
50.     printf("%s\t\t%p\n", STR(u_l_c_var_g), &u_l_c_var_g);
51.     printf("%s\t\t%p\n", STR(i_l_c_var_h), &i_l_c_var_h);
52.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&l_var_s), &l_var_s);
53.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(&l_p_a), &l_p_a);
54.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(&l_p_b), &l_p_b);
55.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(&l_p_c), &l_p_c);
56.     printf("%s\t\t%p\n", STR(l_var_arr), l_var_arr);
59.     l_var_c = (int *)malloc(sizeof(int) * 4);
60.     l_var_d = (int *)malloc(sizeof(int) * 4);
61.     printf("-----------------------------------------------------\n");
62.     printf("堆区\n");
63.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(l_var_c), l_var_c);
64.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(l_var_d), l_var_d);
66.     printf("-----------------------------------------------------\n");
67.     printf("bss区\n");
68.     printf("%s\t\t%p\n", STR(u_s_g_var_a), &u_s_g_var_a);
69.     printf("%s\t\t%p\n", STR(u_g_var_c), &u_g_var_c);
70.     printf("%s\t\t%p\n", STR(u_s_l_var_e), &u_s_l_var_e);
71.     printf("%s\t\t%p\n", STR(u_g_c_var_e), &u_g_c_var_e);
72.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&i_s_l_var_p), &i_s_l_var_p);
73.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&u_s_g_var_p), &u_s_g_var_p);
74.     printf("%s\t\t%p\n", STR(&i_s_g_val_p), &i_s_g_val_p);
76.     printf("-----------------------------------------------------\n");
77.     printf("data区\n");
78.     printf("%s\t\t%p\n", STR(i_s_g_var_b), &i_s_g_var_b);
79.     printf("%s\t\t%p\n", STR(i_g_var_d), &i_g_var_d);
80.     printf("%s\t\t%p\n", STR(i_s_l_var_f), &i_s_l_var_f);
82.     printf("-----------------------------------------------------\n");
83.     printf("text区\n");
84.     printf("常量\n");
85.     printf("%s\t\t%p\n", STR(i_g_c_var_f), &i_g_c_var_f);
86.     printf("%s\t\t\t%p\n", STR(l_var_s), l_var_s);
88.     printf("代码\n");
89.     printf("%s\t%p\n", STR(memory_layout_test), memory_layout_test);
90.     printf("%s\t\t%p\n", STR(func_test), func_test);
92.     free(l_var_c);
93.     l_var_c = NULL;
94.     free(l_var_d);
95.     l_var_d = NULL;
96.     return 0;
97. }
99. void main_test(void)
100. {
101.     printf("TEST ENTRY\n");
102.     printf("GNU libc version: %s\n", gnu_get_libc_version());
103.     memory_layout_test();
104. }

复制代码

运行结果：

1. -----------------------------------------------------
2. 栈区
3. l_var_aa                0xffcc5760
4. l_var_a                 0xffcc5784
5. l_var_b                 0xffcc5788
6. &l_var_c                0xffcc578c
7. &l_var_d                0xffcc5790
8. u_l_c_var_g             0xffcc5794
9. i_l_c_var_h             0xffcc5798
10. &l_var_s                0xffcc579c
11. &l_p_a                  0xffcc57a0
12. &l_p_b                  0xffcc57a4
13. &l_p_c                  0xffcc57a8
14. l_var_arr               0xffcc57b0
15. -----------------------------------------------------
16. 堆区
17. l_var_c                 0x57f895b0
18. l_var_d                 0x57f895d0
19. -----------------------------------------------------
20. bss区
21. u_s_g_var_a             0x565d0050
22. u_g_var_c               0x565d004c
23. u_s_l_var_e             0x565d0058
24. u_g_c_var_e             0x565cca08
25. i_s_l_var_p             0x565d004c
26. &i_s_l_var_p            0x565d001c
27. &u_s_g_var_p            0x565d0054
28. &i_s_g_val_p            0x565d0018
29. -----------------------------------------------------
30. data区
31. i_s_g_var_b             0x565d000c
32. i_g_var_d               0x565d0010
33. i_s_l_var_f             0x565d0014
34. -----------------------------------------------------
35. text区
36. 常量
37. i_g_c_var_f             0x565cca0c
38. l_var_s                 0x565cca15
39. 代码
40. test_memory_layout      0x565c9b5e
41. func_test               0x565c9b33

复制代码

参考链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Data_segment
https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_segmentation
https://medium.com/@vikasv210/memory-layout-in-c-fe4dffdaeed6
https://github.com/gatieme/AderXCoding/tree/master/language/c/memory_layout

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