探究内存映射：从程序分区到内存区域

"本资源主要介绍如何观察和理解程序的内存映射，包括操作系统中的内存分区以及程序文件的分区结构。通过编译链接共享库、复制动态库到默认路径、运行测试程序并查看内存映射，来深入理解不同内存区域的作用和工作方式。" 在计算机系统中，程序的内存映射是一个至关重要的概念，它涉及到程序在内存中的布局和执行过程。本实验将分为几个步骤，首先，通过编译链接`singlefoo.c`为共享库，然后将其复制到系统默认的动态库路径，接着运行测试程序，最后通过特定工具（如`pmap`或`cat /proc/pid/maps`）查看程序的内存映射情况，以直观地了解各个内存区域。 内存主要分为以下几个部分： 1. **BSS段**：BSS段用于存放未初始化的全局变量。在程序开始执行时，这部分内存会被清零，不占用磁盘空间，但占用内存空间。 2. **数据段**：数据段包含已初始化的全局变量和静态变量。这些变量在程序加载时就已分配好初始值，存在于磁盘和内存中。 3. **代码段**：代码段存储程序的机器指令，通常为只读，以防止意外修改。有时，某些架构允许代码段可写，用于支持如JIT（Just-In-Time）编译。 4. **堆**：堆是动态内存分配的区域，由`malloc`、`calloc`、`realloc`和`free`等函数管理。堆的大小可以根据程序需求动态扩展或收缩。 5. **栈**：栈用于存储函数调用时的局部变量、函数参数和返回地址。由于其后进先出（LIFO）的特性，栈非常适合保存和恢复调用现场。 程序文件在存储时也有相应的分区： - **Code**：代码域包含编译器生成的机器指令，这部分在程序运行时是只读的。 - **RO_data**：只读数据域存储全局只读变量，如`const`定义的变量。 - **RW_data**：可读写数据域，用于初始化为非零值的全局变量和静态变量，程序运行时可以修改其内容。 - **ZI_data**：零初始化数据域，包含初始化为零的全局变量，程序启动时初始化，运行过程中可以被修改。 当程序存储在ROM中时，其占用的总大小等于Code、RO_data和RW_data的总和。理解这些内存分区对于优化程序性能、理解和调试程序错误以及有效地管理内存至关重要。通过实验，我们可以更深入地理解这些概念，并能实际操作查看程序的内存映射，增强对内存管理的理解。