探秘Linux系统编程 (进程地址空间的奇妙世界)

进程地址空间的组成部分

一个典型的进程地址空间包含以下几个区域：

• 代码段（Text Segment）：存储程序的机器指令，通常是只读的。
• 数据段（Data Segment）：已初始化的全局变量和静态变量。
• BSS段：未初始化的全局变量和静态变量，在程序加载时清零。
• 堆（Heap）：动态分配的内存（如malloc分配的空间），向高地址增长。
• 内存映射段（Memory Mapping Segment）：用于映射文件或共享库，也用于mmap分配的大块内存。
• 栈（Stack）：存储局部变量、函数参数和返回地址，向低地址增长。

在Linux中，可以通过 cat /proc//maps 查看具体进程的内存映射情况。这有助于调试和理解内存布局。

堆和栈的动态管理

堆的管理通过brk和sbrk系统调用，以及malloc/free库函数实现。栈则随函数调用自动增长，但受限于栈大小（可通过ulimit查看）。如果栈溢出，程序会崩溃。

共享库与内存映射

动态链接的共享库被映射到内存映射段，多个进程可以共享同一份物理内存，节省资源。这也是虚拟内存的优势之一。

写时拷贝技术

当使用fork()创建子进程时，子进程会复制父进程的地址空间。但Linux使用写时拷贝（Copy-on-Write）优化：内核共享页，直到一方写入时才真正复制。这大大提高了fork效率。

理解这些概念，能帮助你写出更高效、更可靠的Linux程序。从今天起，开始你的Linux系统编程探索之旅吧！

关键词：Linux系统编程、进程地址空间、虚拟内存、内存映射