linux 进程数据段与堆栈空间的关系_linux 数据段和堆

系统进程内部的内存布局是怎样的呢？数据段，程序段，堆空间是如何分配的？

先从进程的数据段开始，就像堆栈段能够根虎需要自动增长一样，数据段也包含了一个对象，用于完成这样工作，这就是堆（heap），如下图显示。

堆区域用于动态分配的存储，也就是通过malloc（内存分配）函数获得的内存，并通过指针访问。堆中的多有东西都是匿名的——不能按名字直接访问，只能通过指针间接访问。从堆中获取内存的唯一方法就是：通过调用malloc（以及同类的calloc、realloc等）库函数。

calloc函数与malloc函数类似，但是它在返回指针之前，先把分配好的内存内容都清空为零（个人理解是相当于进行了memset）。不要以为calloc函数中的c跟C语言编程有关——它的意思是“分配清零后的内存”。

realloc函数改变一个指针所指向的内存块大小，既可以扩大，也可以把内存缩小，它经常吧内存拷贝到别的地方，然后将指向的新地址的指针返回给你，这在动态增长表的大小时很有用。

堆内存的回收不必与它的分配顺序一致（它甚至可以不回收），所以无序的malloc/free最终会产生碎片。堆对它的每一块分区都要密切留心，哪些是已经分配了的，哪些是尚未分配的。其中一种策略就是建立一个可用块（“自由存储区”）的链表，每块由malloc分配的内存块，在自己的前面都标明自己的大小。有些人用arena这个术语描述由内存分配器管理的内存块集合（在SumOS中，就是从当前break位置到数据段结尾之间的区域）。

被分配的内存总是经过对齐的，以适合机器上最大尺寸的原子访问，一个malloc请求申请的内存大小，为方便起见一般被圆整为2的乘方。回收的内存可供重新使用，但并没有（方便）办法把它，从你当前的进程移出并交还给操作系统。

堆的末端由一个为break（如果你对内存的引用超过了break的位置，你的程序就会报错）的指针来标识。当堆管理器需要更多的内存时，它可以通过系统调用brk和sbrk来移动break指针。一般情况下，不必有自己显式地调用brk，如果分配的内存容量很大，brk最终会被自动调用。用于管理内存的调用是：

malloc和free——从堆中获得内存，以及把内存返回给堆。

brk和sbrk——调整数据段的大小至一个绝对值（通过某个增量）。

警告：你的程序可能无法同时调用malloc()和brk()。如果你使用malloc，malloc希望当前你调用brk和sbrk时，它具有唯一控制权。由于sbrk向进城提供了唯一的方法，将数据段内存返回给系统内核，所以如果使用了malloc，就有效地防止进程的数据段缩小的可能性。想要获得以后能返回给系统内核的内存，就可以使用mmap系统调用来映射/dev/zero文件。需要返回这种内存时，可以使用munmap系统调用。