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用户进程 的 虚拟地址空间部分 分段介绍
Linux中每一个运行的程序（进程），32位操作系统都会为其分配一个 0 ～ 4GB 的进程虚拟地址空间，64位操作系统会为其分配一个 0 ～ 16TB 的进程虚拟地址空间。
解释：
32 位操作系统下，一个指针的大小为 32 位即 4 个字节，它所能保存的地址范围为 [0, 2^32] ，所以它的寻址范围为 4GB 大小，所以 32 位操作系统下系统给进程分配的虚拟地址空间大小为 4 GB 。
64 位操作系统下，一个指针的大小为 64 位即 8 个字节，它所能保存的地址范围为 [0, 2^64] ，即 4GB * 4GB = 16TB，所以它的寻址范围为 16TB 大小，所以 64 位操作系统下系统给进程分配的虚拟地址空间大小为 16TB 。
进程：运行中的程序，Windows下的可执行文件有 .exe文件，Linux下可执行文件格式ELF
图解虚拟地址空间分段
1. 内核空间
- 内核空间为内核保留，是受到系统保护的，用户不能对内核空间中的内容进行读写操作，否则会出现段错误（segmention fault）
- 功能：
- 内存管理：
- 进程管理：
- 设备驱动管理：
- VFS虚拟文件系统：
2. 环境变量
- 用于存放
系统环境变量和用户环境变量 - 例如：Linux中的
PATH环境变量
3. 命令行参数
int main(int argc, char* argv[])
- 其中的是
argv就是命令行参数 - 命令行参数作用：可用于启动某一个程序的启动密码
4. 栈
- 栈中存放
非静态局部变量函数形参函数返回地址等 - 栈中内存空间由
编译器（静态的）自动分配和释放，行为类似数据结构中的栈结构
主要用途：
- 为函数内部声明的非静态局部变量提供存储空间
- 记录函数调用过程相关的维护性信息，称为栈帧（stack frame）
- 作为
临时存储区，用于暂时存放较长的算术表达式部分计算结果，或者运行时调用alloca函数动态分配栈内内存
- 栈内存增长：栈能够增长到的最大内存容量为RLIMIT_STACK（通常是8M），如果此时栈的大小未达到RLIMIT_STACK，则栈会自动增长至程序运行所需的大小，如果此时栈的大小已经达到RLIMIT_STACK，若再向栈中不断压入数据，会触发页错误。栈的实时大小会在运行时由内核动态调整
- 查看栈大小：
ulimit -s可查看和设置栈的最大值，当程序使用的栈大小超过该值，会发生segmentation fault - 栈的增长方向：既可以向高地址增长，也可以向低地址增长，这取决于具体实现，该篇文章默认是向下增长
5. 内存映射段
- 内核将
硬件文件的内容直接映射到内存，任何应用程序都可通过操作系统的系统调用来请求这种映射。 - Linux下的
请求映射的系统调用为mmap系统调用；Windows下的请求映射的系统调用为CreateFileMapping或MapViewOfFile系统调用。 - 内存映射是一种高效的文件IO方式，通过
映射来间接的高效访问位于磁盘上的文件，因而可以用来装载动态共享库文件（动态链接库文件）。 - 映射动态链接库文件：一个程序运行时，在
运行期的链接阶段需要链接很多依赖的动态链接库文件，在Linux 2.4内核版本中，系统会将0x40000000作为起始地址为这些动态链接库文件分配相应空间，并在程序装载时将动态链接库文件载入到该空间；而在Linux 2.6内核版本中，装载的起始地址移动至更加靠近栈区的位置，约在0xBFxxxxxx附近。 - 若通过
malloc请求一大块内存（意味着比MMAP_THRESHOLD还要大，缺省为128KB），此时C运行库将创建一个匿名内存映射，而不是使用堆内存。
6. 堆
- 堆用于存放进程
运行时动态分配的内存段，可动态扩张或缩减。 - 堆中内容是
匿名的，无法通过名字进行访问，只能通过指针进行间接访问。 - 当进程调用
malloc(C)/new(C++)等函数分配内存时，新分配的在堆上动态扩张；当调用free(C)/delete(C++)等函数释放内存时，被释放的内存从堆上动态缩减 - 分配的堆内存时经过
字节对齐的空间，以适合原子操作。 堆管理器通过链表管理每个申请的内存块- 由于堆内存块的申请与释放都是
无序的，最终会产生许许多多内存碎片。 - 堆的末端由
break指针标识，当堆管理器需要更多内存时，可通过系统调用brk和sbrk来移动break指针以扩张堆，一般情况下由系统自动调用。
7. 数据段
- 用于存放
全局变量和静态变量
7.1 BSS段
- 未初始化的全局变量和初始化为 0 的
全局变量（包含全局静态变量） - 未初始化的静态局部和初始化为 0 的
静态局部变量
7.2 DATA段
- 初始化值不为 0 的
全局变量（包含全局静态变量） - 初始化值不为 0 的
静态局部变量
8. 代码段
- 代码段也称正文段或文本段，用于存储CPU执行的
机器指令（C语言执行语句翻译成机器代码） - 通常代码段是
可共享的，可共享是指频繁运行的程序只需要在内存中有一份拷贝即可 - 通常代码段是只读的，为了防止他人恶意修改机器指令
9. 保留区
- 位于
虚拟地址空间的最低部分，系统不给该部分虚拟地址分配物理地址空间，任何对它的引用和访问都是非法的。 - 比如：给指针赋值为NULL或者0，都是让指针指向该部分。
分段的好处
数据与代码指令分别开辟空间有以下好处：
- 当程序被装载后，数据和代码指令分别映射到两个虚拟内存区域。
数据区对于进程而言可读可写，代码指令区对于进程而言只读 - 现代CPU一般
数据缓存和指令缓存分离，故进程虚拟地址空间中数据与代码指令分离有助于提高CPU缓存命中率 - 若系统中运行多个该程序的副本时，其代码指令相同，故
内存中只需要保存一份该程序的代码指令，大大减少了内存的开销，相同的程序的代码指令可以被多个副本进程所共享，但是数据是每个副本进程所独有的。