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内存管理
ELF 文件:
可执行与可链接格式 (Executable and Linkable Format) 是一种用于可执行文件、目标代码、共享库和核心转储 （core dump） 的标准文件格式，每个 ELF 文件都由一个 ELF header 和紧跟其后的文件数据部分组成，可以参考 ELF 文件的构成如下:
- .text section：代码段。通常存放已编译程序的机器代码，一般操作系统加载后，这部分是只读的。
- .rodata section：只读数据段。此段的数据不可修改，存放程序中会使用的常量。比如程序中的常量字符串 “aasdasdaaasdasd”。
- .data section：数据段。主要用于存放已初始化的全局变量、常量。
- .bss section: bss 段。该段主要存储未初始化全局变量，仅是占位符，不占据任何实际磁盘空间。目标文件格式区分初始化和非初始化是为了空间效率。
操作系统在加载 ELF 文件时会将按照标准依次读取每个段中的内容，并将其加载到内存中，同时为该进程分配栈空间，并将 pc 寄存器指向代码段的起始位置，然后启动进程。
内存分区
C++ 程序在运行时也会按照不同的功能划分不同的段，C++ 程序使用的内存分区一般包括：栈、堆、全局/静态存储区、常量存储区、代码区。
- 栈：目前绝大部分 CPU 体系都是基于栈来运行程序，栈中主要存放函数的局部变量、函数参数、返回地址等，栈空间一般由操作系统进行默认分配或者程序指定分配，栈空间在进程生存周期一直都存在，当进程退出时，操作系统才会对栈空间进行回收。
- 堆：动态申请的内存空间，就是由 malloc 函数或者 new 函数分配的内存块，由程序控制它的分配和释放，可以在程序运行周期内随时进行申请和释放，如果进程结束后还没有释放，操作系统会自动回收。
- 全局区/静态存储区：主要为 .bss 段和 .data 段，存放全局变量和静态变量，程序运行结束操作系统自动释放，在 C 中，未初始化的放在 .bss 段中，初始化的放在 .data 段中，C++ 中不再区分了。
- 常量存储区：.rodata 段，存放的是常量，不允许修改，程序运行结束自动释放。
- 代码区：.text 段，存放代码，不允许修改，但可以执行。编译后的二进制文件存放在这里。 我们参考常见的 Linux 操作系统下的内存分布图如下:
从操作系统的本身来讲，以上存储区在该程序内存中的虚拟地址分布是如下形式（虚拟地址从低地址到高地址，实际的物理地址可能是随机的）：
.text→.data→.bss→heap→unused→stack→⋯
#include <iostream>
using namespace std;
/*
说明：C++ 中不再区分初始化和未初始化的全局变量、静态变量的存储区，如果非要区分下述程序标注在了括号中
*/
int g_var = 0; // g_var 在全局区（.data 段）
char *gp_var; // gp_var 在全局区（.bss 段）
int main()
{
int var; // var 在栈区
char *p_var; // p_var 在栈区
char arr[] = "abc"; // arr 为数组变量，存储在栈区；"abc"为字符串常量，存储在常量区
char *p_var1 = "123456"; // p_var1 在栈区；"123456"为字符串常量，存储在常量区
static int s_var = 0; // s_var 为静态变量，存在静态存储区（.data 段）
p_var = (char *)malloc(10); // 分配得来的 10 个字节的区域在堆区
free(p_var);
return 0;
}
Stack
一般情况操作系统为每个进程会固定栈空间的大小：
$ ulimit -s
8192
当然实际情况，我们可以根据自己的需要来分配每个进程的栈空间。在实际编写程序时，如果出现两个函数互相调用或者递归无退出条件时，此时栈空间的就会无限增长。 当然实际的栈的分配与应用较为复杂，需要详细阅读操作系统的相关材料，栈一般还分为内核栈与用户栈，在栈顶会有一个特殊的内存页 guard，当栈一旦越界访问该特殊的 guard 页时，则会出现栈溢出的错误。
Heap
当程序在运行时，需要动态申请额外的内存来存放相应的数据和变量，此时就需要用到堆。堆的内存空间一般由操作系统或者专门内存程序来管理的。在 C/C++ 一般用 malloc 或者 new 来从堆中申请内存，使用 free 或者 delete 来释放空间，空间释放后会有操作系统进行回收。
Stack vs. Heap
- 申请方式：栈中存放的变量在编译时由编译器为其在栈上分配了空间，即程序编译后该变量在栈中使用的内存即确定，释放时也由于函数调用的返回，栈的空间会自动进行回收。堆中存放的变量由程序运行时决定的，会有操作系统或者内存管理模块来进行分配的。
- 申请后系统响应：
- 分配栈空间时如果剩余空间大于申请空间则分配成功，否则分配失败栈溢出，绝大多数情况下，栈的空间较小，一般栈上分配的变量不会占用太大的空间，且当函数返回时，当前栈帧中的变量生存周期会结束；申请堆空间，堆在内存中呈现的方式类似于链表（记录空闲地址空间的链表），在链表上寻找第一个大于申请空间的节点分配给程序，将该节点从链表中删除，大多数系统中该块空间的首地址存放的是本次分配空间的大小，便于释放，将该块空间上的剩余空间再次连接在空闲链表上，堆上可以分配较大的空间，如果不对申请的内存进行释放，则堆上存储的变量生存周期一直存在，直到当前进程退出。
- 栈在内存中是连续的一块空间（向低地址扩展）最大容量是系统预定好的，且只能被当前的线程访问；堆在内存中的空间（向高地址扩展）是不连续的，中间允许有间隔，堆中的内存并不是线程安全的，同一进程的线程都都可访问。
- 申请效率：栈是有系统自动分配，申请效率高，但程序员无法控制；堆是由程序员主动申请，效率低，使用起来方便但是容易产生碎片。 存放的内容：栈中存放的是局部变量，函数的参数；堆中存放的内容由程序员控制。
