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程序的内存情况

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一、对内的分配

32位操作系统支持4GB内存的连续访问,但通常把内存分为两个2GB的空间,每个进程在运行时最大可以使用2GB的私有内存(0x00000000—0x7FFFFFFF)。

至于高端的2GB内存地址(0x80000000—0xFFFFFFFF),操作系统一般内部保留使用,即供操作系统内核代码使用。在Windows和Linux平台上,一些动态链接库(Windows的dll,Linux的so)以及ocx控件等,由于是跨进程服务的,因此一般也在高2GB内存空间运行。

二、虚拟内存

进程只能操作位于物理内存中的页面。当进程引用一个不在物理内存中的页面时,MMU就会产生一个页错误。内存对此事做出响应,并判断该引用是否有效。如果无效,内核向进程发出一个“segmentation violation(段违规)”的信号,内核从磁盘取回该页,换入内存中,一旦页面进入内存,进程便被解锁,可以重新运行——进程本身并不知道它曾经因为页面换入事件等待了一会。

三、内存的使用

C和C++的编译器把私有内存分为3块:基栈、浮动栈和堆。如下图:

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(1)基栈:也叫静态存储区,这是编译器在编译期间就已经固定下来必须要使用的内存,如程序的代码段、静态变量、全局变量、const常量等。 

(2)浮动栈:很多书上称为“栈”,就是程序开始运行,随着函数、对象的一段执行,函数内部变量、对象的内部成员变量开始动态占用内存,浮动栈一般都有生命周期,函数结束或者对象析构,其对应的浮动栈空间的就拆除了,这部分内容总是变来变去,内存占用也不是固定,因此叫浮动栈。 

(3)堆:C和C++语言都支持动态内存申请,即程序运行期可以自由申请内存,这部分内存就是在堆空间申请的。堆位于2GB的最顶端,自上向下分配,这是避免和浮动栈混到一起,不好管理。我们用到malloc和new都是从堆空间申请的内存,new比malloc多了对象的支持,可以自动调用构造函数。

 

在内存理解上,最著名的例子就是线程启动时的参数传递。

函数启动一个线程,很多时候需要向线程传参数,但是线程是异步启动的,即很可能启动函数已经退出了,而线程函数都还没有正式开始运行,因此,绝不能用启动函数的内部变量给线程传参。道理很简单,函数的内部变量在浮动栈,但函数退出时,浮动栈自动拆除,内存空间已经被释放了。当线程启动时,按照给的参数指针去查询变量,实际上是在读一块无效的内存区域,程序会因此而崩溃。

那怎么办呢?我们应该直接用malloc函数给需要传递的参数分配一块内存区域,将指针传入线程,线程收到后使用,最后线程退出时,free释放。

 

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