2026/08/02 linux系统的内存分布

如果采用的是32bit的linux系统，则每个运行的程序都会得到4G大小的内存空间，只不过每个程序得到的4G大小的内存都是虚拟内存，而物理内存才只有4G，物理内存是真实存在的，而虚拟内存是通过映射得到的。

虚拟内存是由物理内存映射而来，所以都需要计算机中的重要部件：MMU 内存管理单元！

(1)保留区

保留区也可以称为不可访问区域，用户是没有权限访问的，对于Linux系统而言，保留区的地址范围是0x0000_0000 ~ 0x0804_8000，所以保留区的大小是128M，一般用户定义的指针变量在初始化的时候就可以指向这块空间，由于这块空间任何程序都没有权限访问，所以可以确保指针不会被误用，所以可以防止野指针出现，宏定义NULL其实就是指向0x0000_0000

(2)代码段

程序由数据以及指令组成，代码段存储的是编译器对程序编译之后生成的二进制指令，代码段分为两部分，分别是.text段和.init段。
.text段用于存储用户程序生成的指令
.init段用于存储系统初始化的指令
这两部分的属性是只读的，在程序运行之后代码段中的数据就不应该再被修改。在程序运行之前代码段的内存空间就已经被内核计算完成。
冯诺依曼架构将存储两部分的存储器合并在一起
哈佛架构将两部分分开存储，从而提高了执行速度

(3)数据段

程序由数据以及指令组成，根据数据的生命周期和数据类型的不同，一般把数据存储在两部分，一个部分是栈空间，另一个部分是数据段。

数据根据数据类型（变量or常量，全局or局部）以及根据数据是否被初始化（已初始化or未初始化）把数据存储在三个不同的位置：.rodata段 .bss段 .data段。
.rodata段：被称为只读常量区，程序中的常量（整型常量、字符串常量）都是存储在该区域，对于该区域的属性是只读的，当程序结束后该区域的内存会被释放。
.data段：用于存储程序中的已经被初始化的全局变量和已经被初始化的静态局部变量，另外注意初始化的值不能为0！
.bss段：用于存储程序中未被初始化的全局变量以及未被初始化的静态局部变量以及初始化为0的全局变量和初始化为0的静态局部变量。

(4)堆空间

堆空间属于用户可以随意支配的内存，用户想要支配堆空间的内存的前提是需要向内核申请，可以通过库函数malloc()、calloc()申请堆内存，注意堆空间需要用户手动申请以及手动进行释放，通过库函数free()释放堆内存。堆内存属于匿名内存，只能通过指针访问！！！
malloc
利用malloc申请堆内存，则申请成功的堆内存是未被初始化的，所以用户应该对申请的堆内存进行初始化，同样，malloc只需要一个参数，该参数指的是需要申请的堆内存的大小，以字节为单位。

该函数的返回值是申请成功的堆内存的首地址，但是该地址的类型是void*，则用户应该对该地址进行强制转换，如果申请失败，则函数返回NULL，所以用户应该进行错误处理！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int *P  = NULL;
	P=(int *)malloc(20); 		//利用malloc()函数动态分配内存空间
	if(P==NULL)				//判断内存是否分配成功
	{
		printf("内存分配失败\n");
		return -1;
	}
	
	bzero(P,20);				//利用bzero()函数将分配的内存空间初始化为0

	return 0;
}

calloc

calloc函数可以申请堆内存，calloc有两个参数，第一个参数是要申请的内存块的数量，第二个参数是内存块的大小，所以申请的内存的总大小 = 内存块数量 * 内存块大小，相当于是数组结构。

该函数的返回值是申请成功的堆内存的首地址，但是该地址的类型是void*，则用户应该对该地址进行强制转换，如果申请失败，则函数返回NULL，所以用户应该进行错误处理！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int *P  = NULL;
	P=(int *)calloc(5,4); 	//动态分配20个字节的内存空间,5个4字节的空间
	if(P==NULL)				//判断内存是否分配成功
	{
		printf("内存分配失败\n");
		return -1;
	}
	
	bzero(P,20);				//利用bzero()函数将分配的内存空间初始化为0

	return 0;
}

注意：由于堆空间是由用户进行支配，所以用户申请成功之后，使用完成后需要及时释放堆空间，并且必须手动释放，并且必须只能释放一次，如果不释放，则会导致内存泄漏！

另外，当把申请的堆内存释放之后，则应该同样把指向堆内存首地址的指针的地址指向NULL！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
	int *P  = NULL;
	P=(int *)calloc(5,4); 	//动态分配20个字节的内存空间,5个4字节的空间
	if(P==NULL)				//判断内存是否分配成功
	{
		printf("内存分配失败\n");
		return -1;
	}
	
	bzero(P,20);				//利用bzero()函数将分配的内存空间初始化为0

	free(P);					//释放内存空间
	printf("内存释放成功\n");
	P = NULL;					//将指针置为空，避免野指针
	return 0;
}

(5)栈空间

栈空间主要用于存储程序的命令行参数、局部变量、函数的参数值、函数的返回地址，当函数被调用期间，内核会分配对应大小的栈空间给函数使用，当函数调用完成则栈空间就会内核释放。

栈空间的内存存储是随机值，所以用户得到栈空间之后，应该把变量进行初始化，目的是防止变量中存储的值是不确定的。

对于栈空间的地址分配是向下递增，所以栈空间使用的越多，则分配的内存地址越低，栈空间的数据遵循“先进后出”原则，一般内核都会提供两个指针，一个指针指向栈顶，一个指针指向栈底，数据进入栈空间的动作就叫做入栈/压栈（PUSH），数据从栈空间出去的动作就叫做出栈/弹栈（POP）。

注意：Linux系统中栈空间的容量是有限的，如果超过容量，则会发生栈溢出，导致程序出现段错误。
linux系统的栈空间的大小默认是8M，是允许修改的，可以利用linux系统的ulimit命令来查询栈空间的大小以及修改栈空间的大小。注意：栈空间的大小的修改是临时性，是针对当前终端的，不是永久有效的！