Linux 使用者進程記憶體空間詳解

常使用top命令瞭解進程資訊，其中包括記憶體方面的資訊。命令top協助文檔是這麼解釋各個欄位的。

VIRT, Virtual Image (kb)

RES, Resident size (kb)

SHR, Shared Mem size (kb)

%MEM, Memory usage(kb)

SWAP, Swapped size (kb)

CODE, Code size (kb)

DATA, Data+Stack size (kb)

nFLT, Page Fault count

nDRT, Dirty Pages count

儘管有注釋，但依然感覺有些晦澀，不知所指何意？

進程記憶體空間

正在啟動並執行程式，叫進程。每個進程都有完全屬於自己的，獨立的，不被幹擾的記憶體空間。此空間，被分成幾個段(Segment),分別是Text, Data, BSS, Heap, Stack。使用者進程記憶體空間，也是系統核心分配給該進程的VM(虛擬記憶體)，但並不表示這個進程佔用了這麼多的RAM(實體記憶體)。這個空間有多大？命令top輸出的VIRT值告訴了我們各個進程記憶體空間的大小（進程記憶體空間隨著程式的執行會增大或者縮小）。你還可以通過/proc//maps，或者pmap –d 瞭解某個進程記憶體空間都分布,比如:

#cat /proc/1449/maps  …  0012e000-002a4000 r-xp 00000000 08:07 3539877    /lib/i386-linux-gnu/libc-2.13.so  002a4000-002a6000 r--p 00176000 08:07 3539877    /lib/i386-linux-gnu/libc-2.13.so  002a6000-002a7000 rw-p 00178000 08:07 3539877   /lib/i386-linux-gnu/libc-2.13.so  002a7000-002aa000 rw-p 00000000 00:00 0  …  08048000-0875b000 r-xp 00000000 08:07 4072287    /usr/local/mysql/libexec/mysqld  0875b000-0875d000 r--p 00712000 08:07 4072287    /usr/local/mysql/libexec/mysqld  0875d000-087aa000 rw-p 00714000 08:07 4072287   /usr/local/mysql/libexec/mysqld  …  PS:線性地址，存取權限, offset, 裝置號，inode，對應檔

VM分配與釋放

“記憶體總是被進程佔用”，這句話換過來可以這麼理解：進程總是需要記憶體。當fork()或者exec()一個進程的時候，系統核心就會分配一定量的VM給進程，作為進程的記憶體空間，大小由BSS段，Data段的已定義的全域變數、靜態變數、Text段中的字元直接量、程式本身的記憶體映像等，還有Stack段的局部變數決定。當然，還可以通過malloc()等函數動態分配記憶體,向上擴大heap。

動態分配與靜態分配，二者最大的區別在於:1. 直到Run-Time的時候，執行動態分配，而在compile-time的時候，就已經決定好了分配多少Text+Data+BSS+Stack。2.通過malloc()動態分配的記憶體，需要程式員手工調用free()釋放記憶體，否則容易導致記憶體泄露，而靜態分配的記憶體則在進程執行結束後系統釋放(Text, Data), 但Stack段中的資料很短暫，函數退出立即被銷毀。

我們使用幾個樣本小程式，加深理解

/* @filename: example-2.c */#include <stdio.h>         int main(int argc, char *argv[])  {      char arr[] = "hello world"; /* Stack段，rw--- */    char *p = "hello world";        /* Text段，字串直接量, r-x--  */    arr[1] = 'l';      *(++p) = 'l';   /* 出錯了,Text段不能write */    return 0;  }

PS:變數p，它在Stack段，但它所指的”hello world”是一個字串直接量，放在Text段。

/* @filename:example_2_2.c */#include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <string.h>         char *get_str_1()  {      char str[] = "hello world";      return str;  }         char *get_str_2()  {      char *str = "hello world";      return str;  }         char *get_str_3()  {      char tmp[] = "hello world";      char *str;      str = (char *)malloc(12 * sizeof(char));      memcpy(str, tmp, 12);      return str;  }         int main(int argc, char *argv[])  {      char *str_1 = get_str_1();  //出錯了，Stack段中的資料在函數退出時就銷毀了      char *str_2 = get_str_2();  //正確，指向Text段中的字元直接量，退出程式後才會回收      char *str_3 = get_str_3();  //正確，指向Heap段中的資料，還沒free()      printf("%s\n", str_1);      printf("%s\n", str_2);      printf("%s\n", str_3);      if (str_3 != NULL)      {          free(str_3);          str_3 = NULL;      }      return 0;  }

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