第三季-第4课-Linux应用程序地址布局

第4课-Linux应用程序地址布局

4.1 程序构成

在学习linux应用程序开发时，经常会遇到如下的概念：代码段、数据段、BSS段（Block Started by Symbol，又名：未初始化数据段）、堆（heap）和栈（staack）。而这些部分也是构成Linux应用程序的重要组成部分。

4.2 内存布局

当linux应用程序在内存运行的时候，以上组成部分在内存中又是如何布局的呢？

1. 从低地址到高地址分别为：代码段、数据段、BSS段、堆、栈。
2. 堆向高内存地址生长。
3. 栈向低内存地址生长。
4. 其中所有的代码段的地址（linux系统中）的初始位置都是从0x8048000开始的。这是个虚拟地址，它虽然是固定的，但是它映射的具体的地址是不一样的。

4.3 手把手教学

下面列出来我们需要的代码：addr.c

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

int global_init_a=1; //全局的，初始化变量,数据段

int global_uninit_a;//全局的，没有初始化的变量，数据段

static int static_global_init_a=1; //全局的，静态的，初始化的变量，数据段

static int static_global_uninit_a; //全局的，静态的，未初始化的变量，数据段

const int const_global_a=1; //全局的，常量，代码段

int global_init_b=1; //全局的，初始化的变量

int global_uninit_b; //全局，未初始化

static int static_global_init_b=1; //全局，静态，初始化

static int static_global_uninit_b; //全局，静态，未初始化

const int const_global_b=1; //全局、常量

int main()

{

         int local_init_a=1; //局部，初始化的，栈

         int local_uninit_a; //局部，未初始化，栈

         static int static_local_init_a=1; //局部的，静态，初始化的，数据段

         static int static_local_uninit_a; //局部的，静态，未初始化的，数据段

         const int const_local_a=1; //局部，常量，栈

         int local_init_b=1; //局部，初始化的

         int local_uninit_b; //局部，未初始化

         static int static_local_init_b=1; //局部，静态，初始化

         static int static_local_uninit_b; //局部，静态，未初始化

         const int const_local_b=1; //局部，常量

         int *malloc_p_a;

         malloc_p_a=malloc(sizeof(int)); //通过malloc分配得到的局部，堆

                  

         printf("&global_init_a=%p,global_init_a=%d ",&global_init_a,global_init_a);

         printf("&global_uninit_a=%p,global_uninit_a=%d ",&global_uninit_a,global_uninit_a);

         printf("&static_global_init_a=%p,static_global_init_a=%d ",&static_global_init_a,static_global_init_a);

         printf("&static_global_uninit_a=%p,static_global_uninit_a=%d ",&static_global_uninit_a,static_global_uninit_a);

         printf("&const_global_a=%p,const_global_a=%d ",&const_global_a,const_global_a);

         printf("&global_init_b=%p,global_init_b=%d ",&global_init_b,global_init_b);

         printf("&global_uninit_b=%p,global_uninit_b=%d ",&global_uninit_b,global_uninit_b);

         printf("&static_global_init_b=%p,static_global_init_b=%d ",&static_global_init_b,static_global_init_b);

         printf("&static_global_uninit_b=%p,static_global_uninit_b=%d ",&static_global_uninit_b,static_global_uninit_b);

         printf("&const_global_b=%p,const_global_b=%d ",&const_global_b,const_global_b);

         printf("&local_init_a=%p,local_init_a=%d ",&local_init_a,local_init_a);

         printf("&local_uninit_a=%p,local_uninit_a=%d ",&local_uninit_a,local_uninit_a);

         printf("&static_local_init_a=%p,static_local_init_a=%d ",&static_local_init_a,static_local_init_a);

         printf("&static_local_uninit_a=%p,static_local_uninit_a=%d ",&static_local_uninit_a,static_local_uninit_a);

         printf("&const_local_a=%p,const_local_a=%d ",&const_local_a,const_local_a);

         printf("&local_init_b=%p,local_init_b=%d ",&local_init_b,local_init_b);

         printf("&local_uninit_b=%p,local_uninit_b=%d ",&local_uninit_b,local_uninit_b);

         printf("&static_local_init_b=%p,static_local_init_b=%d ",&static_local_init_b,static_local_init_b);

         printf("&static_local_uninit_a=%p,static_local_uninit_b=%d ",&static_local_uninit_b,static_local_uninit_b);

         printf("&const_local_b=%p,const_local_b=%d ",&const_local_b,const_local_b);

         printf("malloc_p_a=%p,*malloc_p_a=%d ",malloc_p_a,*malloc_p_a);

         while(1)

         return 0;

}

运行结果：

 

当运行程序./addr时，若想停止下来，就按ctrl+c，就能退出来。

         在另一个终端中，输入命令ps aux，显示系统的进程，找到addr的进程，我们找到的进程号是4213，输入命令cat /proc/4213/maps，显示程序的布局：

 

4.4 数据存放

1.代码段：代码，全局变量（const）、字符串常量。08048000-08049000

2.数据段：全局变量（初始化以及未初始化的）、静态变量（全局的和局部的、初始化以及未初始化的）。08049000-0804a000

3.堆：动态分配的区域,如malloc。0834e000-0836f000

4.栈：局部变量（初始化以及未初始化的，但是不包含静态变量）、局部只读变量（const）。

4.5 BSS段去了哪里？
         利用readelf -S 程序名，分析BSS段

         我们使用file命令分析文件的格式，如下：

显示的是elf格式的32位文件，利用readelf命令可以提取addr的详细信息，如下：