系列更新：C程序员应该知道的内存知识（一）C程序员应该知道的内存知识（二）C程序员应该知道的内存知识（三）内存C程序员应该知道的知识（4）第一部分《踩坑记：go服务内存暴涨》好像还蛮流行的。文章的核心内容虽然很小，但是为了让大多数人看得懂，中间还是花了不少篇幅来讲解。尽管如此，还是觉得解释的不够透彻。想了想，我觉得文中提到的《What a C programmer should know about memory》[1]不错。想利用假期翻译学习一遍（顺便练练英文）。内容有点长，我会分成几篇，有兴趣的请关注本号。以下是正文。C程序员应该知道的内存知识2007年，UlrichDrepper写了一篇《MemoryKnowledgeEveryProgrammerShouldKnow》[2]，篇幅很长但干货满满。但是这么多年过去了（译注：原文写于2015年2月），“虚拟内存”这个概念仍然让很多人着迷，就像某种魔法一样。呃，忍不住引用一下（译注：应该是Queen的AKindofMagic）。即便是这篇文章的正确性，时隔这么多年还在被质疑[3]（译注：有人问文章中有多少内容在stackoverflow上仍然有效）。发生了什么？北桥？这到底是什么？这不是巷战。（译注：北桥是早期电脑主板上的重要芯片，用来处理来自CPU、内存等的高速信号）我会尽量展示学习这些知识的实用性（也就是你能做什么），包括“学习锁的基础知识”，以及更多有趣的东西。您可以将其视为那篇文章和您每天使用的东西之间的粘合剂。本文的例子将使用Linux下的C99（译注：c语言标准1999版）编写，但很多题目都是通用的。注意：我对Windows不是很熟悉，但我很乐意提供一个链接，指向解释它的文章（如果有的话）。我将尝试标记哪些方法是特定于平台的。但我只是个人，所以如果您发现差异，请告诉我。了解虚拟内存-错综复杂除非您正在处理某些嵌入式系统或内核空间代码，否则您是在保护模式下工作。（译注：指x86CPU提出的保护模式，通过硬件提供的一系列机制，操作系统可以以低权限运行用户代码）。这太棒了，您的程序可以拥有自己的[虚拟]地址空间。“虚拟”这个词在这里很重要。这意味着，除其他事项外，您不受可用内存的限制，但也没有资格使用任何可用内存。如果你想使用这个空间，你必须向操作系统询问一些真实的东西来制作“衬垫”。这称为映射。这个后盾可以是物理内存（不一定是RAM），也可以是持久存储（译注：一般指硬盘）。前者称为“匿名映射”。别着急，让我们马上进入正题。一个虚拟内存分配器（VMA，virtualmemoryallocator）可能会给你一块不属于它的内存，希望你不要使用它是徒劳的。就像今天的银行一样。这被称为过度使用[4]，并且有合法的应用程序需要这样做（例如稀疏数组），这意味着内存分配不会被简单地拒绝。char*block=malloc(1024*sizeof(char));如果（块==NULL）{返回-ENOMEM；/*sad:(*/}检查NULL返回值是一种很好的做法，但没有以前那么强大。由于过度使用机制的存在，OS可能会给你的内存分配器一个有效的指针，但是whenyouwanttoaccessit-clang*。这里的“clang”是平台相关的，但通常表现为yourprocessKilledbyOOMKiller[5]。（译注：OOM即OutOfMemory，当内存不足时，Linux会根据一定的规则挑选出一个进程杀掉，并在dmesg中留下记录）——这里有点过于简单了；在后面的章节中会有进一步的解释，但我倾向于在深入细节之前先回顾一下更基本的东西。ProcessmemorylayoutProcessmemorylayoutiswellexplainedin《Anatomy of a Program in Memory》[6]byGustavoDuarte所以我只是引用原文，希望这是一个合理的使用。我只有一些小的评论，因为这篇论文只描述了内存x86-32的布局，好在x86-64变化不大，只是进程可以使用更大的地址空间如图所示，地址空间从高到低，最下面是0x00000000，最高的是0xFFFFFFFF，一共4GB(2^32)。高1GB是内核空间，用户代码不能读写，否则会触发段错误。图中右侧标注的0xC0000000为3GB；TASK_SIZE是Linux内核编译配置的名称，表示内核空间的起始地址。随机栈偏移：加入随机偏移可以大大降低被栈溢出攻击的风险。栈（向下增长）：进程的栈空间向下增长，栈底在高地址。PUSH指令会减少CPU的SP寄存器（堆栈指针）。图中右侧的RLIMIT_STACK是内核对栈空间大小的限制，一般为8MB，可以通过setrlimit系统调用修改。MemoryMappingSegment：内存映射区，通过mmap系统调用，将文件映射到进程的地址空间（包括libc.so等动态库），或者匿名映射（不需要映射文件，让OS分配更多带衬里的地址空间））。Heap：我们常说的堆空间，自下而上增长，通过brk/sbrk系统调用扩大其上限BSS段：包含未初始化的静态变量Data段：代码中静态初始化的变量Text段（ELF）：进程中的这里提到的可执行文件（机器码）中段（segment）的概念来源于x86cpu的段页内存管理图。不总是。MMS通常（详见Linux内核代码x86/mm/mmap.c:113和arch/mm/mmap.c:1953）从堆栈最低地址下方的某个随机地址开始。注意是“usually”，因为它也可能在栈之上，如果栈空间限制很大（或者无穷大；译注：可以用setrlimit修改），或者启用兼容布局。这有多重要？-不重要，但可以让您了解免费地址范围。在上图中，可以看到3个不同的变量存储区：进程的数据段（静态存储，或者说堆内存分配）、内存映射段和栈。我们从这里开始。理解栈上的内存分配框：alloca()-在调用者的栈帧上分配内存getrlimit()-获取/设置资源限制ssigaltstack()-设置或获取信号栈上下文stack比较容易理解，毕竟每个人都知道如何将变量放在堆栈上，对吗？例如：int楼梯=2；intheaven[]={6,5,4};变量的有效性受范围限制。在C中，作用域指的是一对花括号{}。所以每次遇到右花括号时，相应变量的作用域就结束了。然后是alloca()，它在当前栈帧上动态分配内存。栈帧与内存帧（也称为物理页）不同，它只是一组压入栈中的数据（函数、参数、变量等）。由于我们在栈顶（译注：SP寄存器总是指向栈顶），我们可以使用剩余的栈空间，只要不超过栈大小限制即可。这就是变长数组（variable-length，VLA）和alloca的原理。不同的是VLA是有范围限制的，alloca分配的内存有效期可以一直持续到当前函数返回。这里没有语言律师业务（译注：没有人关心你，爱它），但是如果你在循环中使用alloca，你可能会踩坑，因为你不能释放它分配的空间：voidlaugh(void){for(unsignedi=0;i
