转载时请注明出处和作者联系方式：http://blog.csdn.net/absurd

作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

更新时间：2007-7-9

了解linux的 内存模型，或许不能让你大幅度提高编程能力，但是作为一个基本知识点应该熟悉。坐火车外出旅行时，即时你对沿途的地方一无所知，仍然可以到达目标地。但是 你对整个路途都很比较清楚的话，每到一个站都知道自己在哪里，知道当地的风土人情，对比一下所见所想，旅程可能更有趣一些。

类似的，了解linux的内存模型，你知道每块内存，每个变量，在系统中处于什么样的位置。这同样会让你心情愉快，知道这些，有时还会让你的生活轻更松些。看看变量的地址，你可以大致断定这是否是一个有效的地址。一个变量被破坏了，你可以大致推断谁是犯罪嫌疑人。

Linux的内存模型，一般为：

很多书上都有类似的描述，本图取自于《深入理解计算机系统》p603，略做修改。本图比较清析，很容易理解，但仍然有两点不足。下面补充说明一下：

1.第一点是关于运行时堆的。

为说明这个问题，我们先运行一个测试程序，并观察其结果：

#include <stdio.h> 
 
int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    int  first = 0; 
    int* p0 = malloc(1024); 
    int* p1 = malloc(1024 * 1024); 
    int* p2 = malloc(512 * 1024 * 1024 ); 
    int* p3 = malloc(1024 * 1024 * 1024 ); 
    printf("main=%p print=%p/n", main, printf); 
    printf("first=%p/n", &first); 
    printf("p0=%p p1=%p p2=%p p3=%p/n", p0, p1, p2, p3); 
 
    getchar(); 
 
    return 0; 
} 

运行后，输出结果为：

main=0x8048404 print=0x8048324

first=0xbfcd1264

p0=0x9253008 p1=0xb7ec0008 p2=0x97ebf008 p3=0x57ebe008

l         main和print两个函数是代码段(.text)的，其地址符合表一的描述。

l         first是第一个临时变量，由于在first之前还有一些环境变量，它的值并非0xbfffffff，而是0xbfcd1264，这是正常的。

l         p0是在堆中分配的，其地址小于0x4000 0000，这也是正常的。

l         但p1和p2也是在堆中分配的，而其地址竟大于0x4000 0000，与表一描述不符。

原因在于：运行时堆的位置与内存管理算法相关，也就是与malloc的实现相关。关于内存管理算法的问题，我们在后继文章中有详细描述，这里只作简要说明。在glibc实现的内存管理算法中，Malloc小块内存是在小于0x4000 0000的内存中分配的，通过brk/sbrk不断向上扩展，而分配大块内存，malloc直接通过系统调用mmap实现，分配得到的地址在文件映射区，所以其地址大于0x4000 0000。

从maps文件中可以清楚的看到一点：

2. 第二是关于多线程的。

现在的应用程序，多线程的居多。表一所描述的模型无法适用于多线程环境。按表一所述，程序最多拥有上G的栈空间，事实上，在多线程情况下，能用的栈空间是非常有限的。为了说明这个问题，我们再看另外一个测试：

#include <stdio.h> 
#include <pthread.h> 
void* thread_proc(void* param) 
{ 
    int  first = 0; 
    int* p0 = malloc(1024); 
    int* p1 = malloc(1024 * 1024); 
    printf("(0x%x): first=%p/n",    pthread_self(), &first); 
    printf("(0x%x): p0=%p p1=%p /n", pthread_self(), p0, p1); 
    return 0; 
} 
 
#define N 5 
int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    int first = 0; 
    int i= 0; 
    void* ret = NULL; 
    pthread_t tid[N] = {0}; 
  
    printf("first=%p/n", &first); 
    for(i = 0; i < N; i++) 
    { 
        pthread_create(tid+i, NULL, thread_proc, NULL); 
    } 
  
    for(i = 0; i < N; i++) 
    { 
        pthread_join(tid[i], &ret); 
    } 
    return 0; 
} 

运行后，输出结果为：

first=0xbfd3d35c

(0xb7f2cbb0): first=0xb7f2c454

(0xb7f2cbb0): p0=0x84d52d8 p1=0xb4c27008

(0xb752bbb0): first=0xb752b454

(0xb752bbb0): p0=0x84d56e0 p1=0xb4b26008

(0xb6b2abb0): first=0xb6b2a454

(0xb6b2abb0): p0=0x84d5ae8 p1=0xb4a25008

(0xb6129bb0): first=0xb6129454

(0xb6129bb0): p0=0x84d5ef0 p1=0xb4924008

(0xb5728bb0): first=0xb5728454

(0xb5728bb0): p0=0x84d62f8 p1=0xb7e2c008

我们看一下:

主线程与第一个线程的栈之间的距离：0xbfd3d35c - 0xb7f2c454=0x7e10f08=126M

第一个线程与第二个线程的栈之间的距离：0xb7f2c454 - 0xb752b454=0xa01000=10M

其它几个线程的栈之间距离均为10M。

也就是说，主线程的栈空间最大为126M，而普通线程的栈空间仅为10M，超这个范围就会造成栈溢出。

栈溢出的后果是比较严重的，或者出现Segmentation fault错误，或者出现莫名其妙的错误。