一起talk C栗子吧(第一百三十回:C语言实例--C程序内存布局二)

2024-03-12 04:58

本文主要是介绍一起talk C栗子吧(第一百三十回:C语言实例--C程序内存布局二),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!


各位看官们,大家好,上一回中咱们说的是C程序内存布局的例子,这一回咱们继续说该例子。闲话休提,言归正转。让我们一起talk C栗子吧!

看官们,我们在上一回中介绍了C程序在内存中的布局,并且给大家做了简单的演示。上一回的例子比较简单,只能说明程序中内存布局的大体轮廓。我们今天会通过具体的内存地址来清楚地介绍C程序在内存中的布局。下面是例子的程序源代码,请大家参考:

int ga1;
int ga2 = 1;int func()
{int i = 0;static static_la1;static static_la2 = 3;printf("func is running \n");printf("Address of i: %p \n",&i);printf("Address of static_la1 : %p \n",&static_la1);printf("Address of static_la2 : %p \n",&static_la2);while(i++<8)sleep(1);return 0;
}int main()
{int la1;int la2 = 2;int *p;p = (int *) malloc(3*sizeof(int));if(NULL == p)printf("malloc failed \n");printf("Address of ga1: %p \n",&ga1);printf("Address of ga2: %p \n",&ga2);printf("Address of la1: %p \n",&la1);printf("Address of la2: %p \n",&la2);printf("Address of p: %p \n",p);func();free(p);p = NULL;return 0;
}

在该代码中,我们手动输出各个变量的地址,这样做的目的是为了通过变量的地址来判断变量在内存中的位置,进而确认变量属于内存布局中的哪个分区。那么这些变量究竟是在哪个分区中呢?data分区还是bss分区?下面是程序的运行结果,请大家参考:

Address of ga1: 0x804a040 
Address of ga2: 0x804a030 
Address of la1: 0xbfc7e7b4 
Address of la2: 0xbfc7e7b8 
Address of p: 0x8ffc008 
func is running 
Address of i: 0xbfc7e78c 
Address of static_la1 : 0x804a03c 
Address of static_la2 : 0x804a034 

从程序的运行结果中我们可以看到,各个变量在内存中的地址,不过,我们还是不知道这些变量属于哪个内存分区。看官们莫急,我们通过readelf工具来查看该程序的内存布局,通过内存布局就可以看到各个内存分区的地址范围,这些我就们就能依据变量的地址推断出变量所在的内存分区。下面是详细的结果:

readelf -S s            //使用readelf 工具查看程序的内存布局
There are 30 section headers, starting at offset 0x1190:Section Headers:[Nr] Name              Type            Addr     Off    Size   ES Flg Lk Inf Al[ 0]                   NULL            00000000 000000 000000 00      0   0  0[ 1] .interp           PROGBITS        08048154 000154 000013 00   A  0   0  1[ 2] .note.ABI-tag     NOTE            08048168 000168 000020 00   A  0   0  4[ 3] .note.gnu.build-i NOTE            08048188 000188 000024 00   A  0   0  4[ 4] .gnu.hash         GNU_HASH        080481ac 0001ac 000020 04   A  5   0  4[ 5] .dynsym           DYNSYM          080481cc 0001cc 000090 10   A  6   1  4[ 6] .dynstr           STRTAB          0804825c 00025c 000063 00   A  0   0  1[ 7] .gnu.version      VERSYM          080482c0 0002c0 000012 02   A  5   0  2[ 8] .gnu.version_r    VERNEED         080482d4 0002d4 000020 00   A  6   1  4[ 9] .rel.dyn          REL             080482f4 0002f4 000008 08   A  5   0  4[10] .rel.plt          REL             080482fc 0002fc 000038 08   A  5  12  4[11] .init             PROGBITS        08048334 000334 000023 00  AX  0   0  4[12] .plt              PROGBITS        08048360 000360 000080 04  AX  0   0 16[13] .text             PROGBITS        080483e0 0003e0 0002a2 00  AX  0   0 16[14] .fini             PROGBITS        08048684 000684 000014 00  AX  0   0  4[15] .rodata           PROGBITS        08048698 000698 0000dc 00   A  0   0  4[16] .eh_frame_hdr     PROGBITS        08048774 000774 000034 00   A  0   0  4[17] .eh_frame         PROGBITS        080487a8 0007a8 0000d0 00   A  0   0  4[18] .init_array       INIT_ARRAY      08049f08 000f08 000004 00  WA  0   0  4[19] .fini_array       FINI_ARRAY      08049f0c 000f0c 000004 00  WA  0   0  4[20] .jcr              PROGBITS        08049f10 000f10 000004 00  WA  0   0  4[21] .dynamic          DYNAMIC         08049f14 000f14 0000e8 08  WA  6   0  4[22] .got              PROGBITS        08049ffc 000ffc 000004 04  WA  0   0  4[23] .got.plt          PROGBITS        0804a000 001000 000028 04  WA  0   0  4[24] .data             PROGBITS        0804a028 001028 000010 00  WA  0   0  4[25] .bss              NOBITS          0804a038 001038 00000c 00  WA  0   0  4[26] .comment          PROGBITS        00000000 001038 00004f 01  MS  0   0  1[27] .shstrtab         STRTAB          00000000 001087 000106 00      0   0  1[28] .symtab           SYMTAB          00000000 001640 0004c0 10     29  47  4[29] .strtab           STRTAB          00000000 001b00 0002be 00      0   0  1
Key to Flags:W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

从运行结果中可以看到程序的

data分区从地址0x0804a028开始,大小为0x000010(16byte)。
bss分区从0x0804a038开始,大小为0x00000c(12byte)。

那么我们结合程序中变量的地址来推断一下变量所在的内存分区:

Address of ga1: 0x804a040    //变量的地址大于bss(0x0804a038),变量位于bss分区
Address of ga2: 0x804a030    //变量的地址大于data(0x0804a028),而且小于bss,变量属于data分区
Address of static_la1 : 0x804a03c    //变量的地址大于bss(0x0804a038),变量位于bss分区
Address of static_la2 : 0x804a034    //变量的地址大于data(0x0804a028),而且小于bss,变量属于data分区

还有四个变量的地址不在bss和data分区范围内,因此不能确定这些变量所在的分区:

Address of la1: 0xbfc7e7b4   //变量的地址大于bss(0x0804a038),但是超出了bss分区的范围
Address of la2: 0xbfc7e7b8   //变量的地址大于bss(0x0804a038),但是超出了bss分区的范围
Address of p: 0x8ffc008      //变量的地址大于bss(0x0804a038),但是超出了bss分区的范围
Address of i: 0xbfc7e78c     //变量的地址大于bss(0x0804a038),但是超出了bss分区的范围

我们在前一章回中介绍过,重要的分区就四种,他们不在data和bss,那么只能在堆区或者栈区了。现在我们只有变量的地址,要是有堆区或者栈区的地址范围就好了。这样我们就可以向刚才推断bss和data分区中的变量一样来推断这些变量在内存中的分区。

接下我们一起查找一下程序的栈和堆分区。还记得我们在前面章回中介绍的proc虚拟文件系统吗?我们可以借助它来获得栈区和堆区的内存空间信息。

 ./s &                               //在后台运行编译好的程序
[1] 2736                                                                                    //程序在后台正常运行,同时显示程序的PID
Address of ga1: 0x804a040            //程序运行,输出程序中的内容
Address of ga2: 0x804a030 
Address of la1: 0xbfe01cf4 
Address of la2: 0xbfe01cf8 
Address of p: 0x964d008 
func is running 
Address of i: 0xbfe01ccc 
Address of static_la1 : 0x804a03c 
Address of static_la2 : 0x804a034 
cat /proc/2736/maps                   //查看proc中关于进程的信息
08048000-08049000 r-xp 00000000 08:13 22415696   /home/talk8/s
08049000-0804a000 r--p 00000000 08:13 22415696   /home/talk8/s
0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:13 22415696   /home/talk8/s
0964d000-0966e000 rw-p 00000000 00:00 0          [heap]  
b75b7000-b75b8000 rw-p 00000000 00:00 0 
b75b8000-b7761000 r-xp 00000000 08:16 6444       /lib/i386-linux-gnu/libc-2.19.so
b7761000-b7763000 r--p 001a9000 08:16 6444       /lib/i386-linux-gnu/libc-2.19.so
b7763000-b7764000 rw-p 001ab000 08:16 6444       /lib/i386-linux-gnu/libc-2.19.so
b7764000-b7767000 rw-p 00000000 00:00 0 
b777e000-b7781000 rw-p 00000000 00:00 0 
b7781000-b7782000 r-xp 00000000 00:00 0          [vdso]
b7782000-b77a2000 r-xp 00000000 08:16 6459       /lib/i386-linux-gnu/ld-2.19.so
b77a2000-b77a3000 r--p 0001f000 08:16 6459       /lib/i386-linux-gnu/ld-2.19.so
b77a3000-b77a4000 rw-p 00020000 08:16 6459       /lib/i386-linux-gnu/ld-2.19.so
bfde3000-bfe04000 rw-p 00000000 00:00 0          [stack]

从上面信息中我们可以看到,标记为[heap]和[stack]的分区就是我们要找的堆区和栈区,与其在同一行中的内容显示了这两个分区的内存地址空间。

堆区:0x0964d000-0x0966e000
栈区:0xbfde3000-0xbfe04000

现在,我们可以推断刚才哪四个不知道自己所在分区的变量了,下面是我们的推断结果:

Address of la1: 0xbfe01cf4   //变量的地址位于栈区地址空间内,该变量位于栈区
Address of la2: 0xbfe01cf8   //变量的地址位于栈区地址空间内,该变量位于栈区
Address of p: 0x964d008      //变量的地址位于堆区地址空间内,该变量位于堆区
Address of i: 0xbfe01ccc     //变量的地址位于栈区地址空间内,该变量位于栈区

看官们,到目前为止, 我们通过具体的内存地址清楚地展示了C程序在内存中的布局。最后我们画一个直观的图形给大家看,这样大家就能直观地看清楚C程序的内存模型了。
这里写图片描述
该图形比较简单,在图形中从上向下看,可以看到内存地址从高地址向低地址延伸,每个地址后面是与该地址对应的分区名称。

看官们,完整的代码放到了我的资源中,大家可以点击这里下载使用(CSDN又出问题了,所以暂时不能上传程序,等CSDN修复好问题后,我会及时上传程序,到时候大家可以到我们资源中下载程序)。因为每个人的电脑是不同的,而且所使用的编程环境也可能不相同,所以建议各位看官都下载程序到自己的电脑上运行,然后按照我们介绍的方法观察程序在内存中的模型。

各位看官,关于C程序内存布局的例子咱们就说到这里。欲知后面还有什么例子,且听下回分解 。


这篇关于一起talk C栗子吧(第一百三十回:C语言实例--C程序内存布局二)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/800196

相关文章

JSONArray在Java中的应用操作实例

《JSONArray在Java中的应用操作实例》JSONArray是org.json库用于处理JSON数组的类,可将Java对象(Map/List)转换为JSON格式,提供增删改查等操作,适用于前后端... 目录1. jsONArray定义与功能1.1 JSONArray概念阐释1.1.1 什么是JSONA

golang程序打包成脚本部署到Linux系统方式

《golang程序打包成脚本部署到Linux系统方式》Golang程序通过本地编译(设置GOOS为linux生成无后缀二进制文件),上传至Linux服务器后赋权执行,使用nohup命令实现后台运行,完... 目录本地编译golang程序上传Golang二进制文件到linux服务器总结本地编译Golang程序

深入理解Go语言中二维切片的使用

《深入理解Go语言中二维切片的使用》本文深入讲解了Go语言中二维切片的概念与应用,用于表示矩阵、表格等二维数据结构,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录引言二维切片的基本概念定义创建二维切片二维切片的操作访问元素修改元素遍历二维切片二维切片的动态调整追加行动态

MySQL中的LENGTH()函数用法详解与实例分析

《MySQL中的LENGTH()函数用法详解与实例分析》MySQLLENGTH()函数用于计算字符串的字节长度,区别于CHAR_LENGTH()的字符长度,适用于多字节字符集(如UTF-8)的数据验证... 目录1. LENGTH()函数的基本语法2. LENGTH()函数的返回值2.1 示例1:计算字符串

使用Docker构建Python Flask程序的详细教程

《使用Docker构建PythonFlask程序的详细教程》在当今的软件开发领域,容器化技术正变得越来越流行,而Docker无疑是其中的佼佼者,本文我们就来聊聊如何使用Docker构建一个简单的Py... 目录引言一、准备工作二、创建 Flask 应用程序三、创建 dockerfile四、构建 Docker

Go语言中make和new的区别及说明

《Go语言中make和new的区别及说明》:本文主要介绍Go语言中make和new的区别及说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1 概述2 new 函数2.1 功能2.2 语法2.3 初始化案例3 make 函数3.1 功能3.2 语法3.3 初始化

怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题

《怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题》:本文主要介绍怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、GC 日志基础配置1. 启用详细 GC 日志2. 不同收集器的日志格式二、关键指标与分析维度1.

Java内存分配与JVM参数详解(推荐)

《Java内存分配与JVM参数详解(推荐)》本文详解JVM内存结构与参数调整,涵盖堆分代、元空间、GC选择及优化策略,帮助开发者提升性能、避免内存泄漏,本文给大家介绍Java内存分配与JVM参数详解,... 目录引言JVM内存结构JVM参数概述堆内存分配年轻代与老年代调整堆内存大小调整年轻代与老年代比例元空

Go语言中nil判断的注意事项(最新推荐)

《Go语言中nil判断的注意事项(最新推荐)》本文给大家介绍Go语言中nil判断的注意事项,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录1.接口变量的特殊行为2.nil的合法类型3.nil值的实用行为4.自定义类型与nil5.反射判断nil6.函数返回的

Go语言数据库编程GORM 的基本使用详解

《Go语言数据库编程GORM的基本使用详解》GORM是Go语言流行的ORM框架,封装database/sql,支持自动迁移、关联、事务等,提供CRUD、条件查询、钩子函数、日志等功能,简化数据库操作... 目录一、安装与初始化1. 安装 GORM 及数据库驱动2. 建立数据库连接二、定义模型结构体三、自动迁