從C語言的記憶體模型研究python的記憶體模型
阿新 • • 發佈：2019-02-06
C語言的記憶體模型
背景
因為Python底層實際上是由C語言實現的，因此C語言的記憶體模型實際上對python的記憶體模型有很大的影響。
C語言的記憶體分割槽及說明
| 記憶體分割槽 | 說明 |
|---|---|
| 程式程式碼區(code area) | 存放函式體的二進位制碼 |
| 靜態資料區(data area) | 也稱全域性資料區，包含的資料型別比較多，如全域性變數、靜態變數、一般常量、字串常量。其中： 全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的，初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域， 未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 常量資料（一般常量、字串常量）存放在另一個區域。 注意：靜態資料區的記憶體在程式結束後由作業系統釋放。 |
| 堆區(heap area) | 一般由程式設計師分配和釋放，若程式設計師不釋放，程式執行結束時由作業系統回收。malloc()、calloc()、free() 等函式操作的就是這塊記憶體。 注意：這裡所說的堆區與資料結構中的堆不是一個概念，堆區的分配方式倒是類似於連結串列。 |
| 棧區(stack area) | 由系統自動分配釋放，存放函式的引數值、區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。 |
| 命令列引數區 | 存放命令列引數和環境變數的值，如通過main()函式傳遞的值。 |
| 記憶體低地址 | 說明 |
|---|---|
| .text① | 程式碼區(code section)。由編譯器連結器生成的可執行指令，程式執行時由載入器（loader）從可執行檔案拷貝到記憶體中。為了安全考慮，防止別的區域更改程式碼區資料（即可執行指令），程式碼區具有隻讀屬性。另一個方面，程式碼區通常具有可共享性（sharable），即在記憶體中只有一份程式碼區，如編譯器，假如同時有多個編譯任務在執行，這些編譯任務會共享編譯器的程式碼區，但同時各個編譯任務又有自己獨立的區域。 |
| .rodata② | 只讀資料區(read-only section)。包含：只讀全域性變數，只讀字串變數，只讀靜態（static）變數。程式執行時由載入器（loader）從可執行檔案拷貝到記憶體中。 |
| .data③ | 可寫資料區(RW section)。包括：可寫全域性變數，可寫靜態(static)變數。程式執行時由載入器（loader）從可執行檔案拷貝到記憶體中。 |
| .bss④ | 未初始化資料區(un-initialized section)。包括：未初始化或初始化為零的全域性變數，未初始化或初始化為零的靜態（static）變數。為了減小可執行檔案的大小，在可執行檔案中bss區只是一個佔位符。在程式執行時，載入器（loader）根據bss區的大小，在記憶體中開闢相應空間，同時將這些記憶體空間全部初始化為零。 |
| heap⑤ | 堆區。對於C語言而言，heap指程式執行時(run-time)由malloc, calloc, realloc等函式分配的記憶體。 |
| 可擴充套件區 | |
| stack⑥ | 棧區。每一次函式呼叫，都會發生一次壓棧操作，被壓棧資料稱為一個棧幀(stack frame)，有多少次函式呼叫（包括main()函式），棧區就有多少個棧幀。相應的，每一次函式呼叫返回，都會相應的發生一次出棧操作，棧幀就會減少一個。 函式呼叫時，根據壓棧的順序，依次需要壓棧的資料包括：呼叫函式(caller funtion)的上下文環境（context environment），如暫存器；函式返回地址；被呼叫函式(called funtion)的引數列表；被呼叫函式的非靜態(static)區域性變數。 當棧區溢位(stack overflow/underflow)時，棧區資料被汙染，程式執行錯誤，甚至“跑飛”(函式返回地址被修改)。 |
| cmd-line arguments and env variables⑦ | |
| 記憶體高地址 |
提示：關於區域性的字串常量是存放在全域性的常量區還是棧區，不同的編譯器有不同的實現，VC 將區域性常量像區域性變數一樣對待，儲存於棧（⑥區）中，TC則儲存在靜態資料區的常量區（②區）。
注意：未初始化的全域性變數的預設值是 0，而未初始化的區域性變數的值卻是垃圾值（任意值）。看一段程式碼：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int a = 0; // 全域性初始化區（④區）
char *p1; // 全域性未初始化區（③區）
int main()
{
int b; // 棧區
char s[] = "abc"; // 棧區
char *p2; // 棧區
char *p3 = "123456"; // 123456\0 在常量區（②），p3在棧上，體會與 char s[]="abc"; 的不同
static int c = 0; // 全域性初始化區
p1 = (char *)malloc(10), // 堆區
p2 = (char *)malloc(20); // 堆區
// 123456\0 放在常量區，但編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方
strcpy(p1, "123456");
}
本文為讀後的的簡化和轉載，原文地址：C語言記憶體模型