C++ 内存分配情况

21 May 2021

在C++中，虚拟内存分为代码段、数据段、BSS段、堆区、文件映射区以及栈区六部分。

32bit CPU 可寻址 4G 线性空间，每个进程都有各自独立的 4G 逻辑地址，其中 0~3G 是用户态空间，3~4G 是内核空间，不同进程相同的逻辑地址会映射到不同的物理地址中。其逻辑地址其划分如下：

静态区域

代码区(text segment)： 包括只读存储区和文本区，其中只读存储区存储字面值常量，文本区存储程序的机器代码。

数据段(data segment)： 存储程序中已初始化的全局变量和静态(static)变量。

BSS 段： 存储未初始化的全局变量和静态变量（局部+全局），以及所有被初始化为 0 的全局变量和静态变量。对于未初始化的全局变量和静态变量，程序运行 main 之前时会统一清零。即未初始化的全局变量编译器会初始化为 0。

动态区域

堆区(heap)： 调用 new/malloc 函数时在堆区动态分配内存，同时需要调用 delete/free 来手动释放申请的内存。当进程未调用 new/malloc 时是没有堆段的，只有调用 new/malloc 时采用分配一个堆，并且在程序运行过程中可以动态增加堆大小(移动 break 指针)，从低地址向高地址增长。分配小内存时使用该区域。堆的起始地址由 mm_struct 结构体中的 start_brk 标识，结束地址由 brk 标识。

文件映射区(memory mapping segment)： 存储动态链接库等文件映射以及申请大内存时调用 mmap 函数的区域。

栈区(stack)： 使用栈空间存储函数的返回地址、参数、局部变量、返回值。从高地址向低地址增长。在创建进程时会有一个最大栈大小，linux 可以通过 ulimit 命令指定。