C語(yǔ)言基礎(chǔ)赖晶,從虛擬內(nèi)存到進(jìn)程律适,棧都用在了哪些地方

前面在說到虛擬內(nèi)存的時(shí)候辐烂,有朋友提到進(jìn)程,所以我簡(jiǎn)單的來說下進(jìn)程捂贿,進(jìn)程是什么纠修,進(jìn)程就是正在進(jìn)行的一個(gè)程序,它有著自己完整獨(dú)立的進(jìn)程空間厂僧,是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念扣草,是過程,而不是一個(gè)靜態(tài)概念颜屠。我們前面提到的軟件的地址空間實(shí)際上就說的是進(jìn)程的地址空間辰妙,所以說一個(gè)進(jìn)程往往對(duì)應(yīng)著一個(gè)地址空間。不過有一點(diǎn)需要注意的是甫窟,做過開發(fā)的朋友都會(huì)了解到密浑,一個(gè)軟件中是可以存在多個(gè)進(jìn)程的,一個(gè)進(jìn)程又可以存在多個(gè)線程粗井。

既然知道了一個(gè)程序?qū)?yīng)一個(gè)進(jìn)程尔破,那么我們就可以很好理解為什么電腦可以看電影的同時(shí)又可以玩游戲做其他事情,因?yàn)槊總€(gè)程序都會(huì)有一個(gè)進(jìn)程浇衬,這些進(jìn)程互不干擾懒构,各自運(yùn)行。(理論上不干擾耘擂,但是在手機(jī)中痴脾,如果運(yùn)行的軟件內(nèi)存不夠,會(huì)將不用的一些軟件強(qiáng)制關(guān)掉梳星。)

通過上面的一些了解,我們可以看出滚朵,每一個(gè)程序在運(yùn)行的時(shí)候冤灾,系統(tǒng)都會(huì)分配一個(gè)完整的虛擬內(nèi)存空間,但是在使用過程中辕近,我們經(jīng)常會(huì)說堆和棧之類的韵吨,很多人可能會(huì)誤解,堆和棧是和程序的內(nèi)存空間完全獨(dú)立的移宅,這種說法實(shí)際上是錯(cuò)誤的归粉。既然一個(gè)進(jìn)程會(huì)被分配一個(gè)完整的虛擬內(nèi)存空間,那么其完整性就代表著漏峰,系統(tǒng)會(huì)在這個(gè)容器中分配多個(gè)區(qū)域糠悼,并將其分別用做堆和棧中,我們?cè)谇懊娴奈恼轮兄v過內(nèi)存分配問題浅乔,不過都是淺談倔喂,所以今天就較為深入的了解下棧的概念和使用铝条。

在前面的學(xué)習(xí)中說過,棧的分配和釋放都是有系統(tǒng)自動(dòng)分配和釋放的席噩,當(dāng)時(shí)沒說函數(shù)班缰,所以只說了用來儲(chǔ)存一些局部變量,基本數(shù)據(jù)類型等悼枢,實(shí)際上埠忘,這只是冰山一角,棧的最大用處就是儲(chǔ)存函數(shù)的參數(shù)馒索,幫助函數(shù)完成調(diào)用莹妒。這樣說的原因是因?yàn)槲覀兌x的參數(shù)都是有作用域的,而在函數(shù)范圍內(nèi)定義的這些參數(shù)双揪,它們只在這個(gè)函數(shù)內(nèi)有用动羽,當(dāng)某個(gè)函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候,定義的參數(shù)和變量等都會(huì)被分配內(nèi)存渔期,幫助函數(shù)完成調(diào)用运吓,而這些參數(shù)的儲(chǔ)存位置就是在棧中,當(dāng)函數(shù)調(diào)用完畢后疯趟,系統(tǒng)就會(huì)將這些分配好的內(nèi)存銷毀掉拘哨,這也就是為什么我們的參數(shù)和變量只能在函數(shù)中有效的原因。

對(duì)于函數(shù)的調(diào)用來說信峻,棧是分不開的倦青,所以我們簡(jiǎn)單說函數(shù)在棧上的調(diào)用方式。首先盹舞,函數(shù)在調(diào)用的時(shí)候产镐,會(huì)將我們定義的函數(shù)中,所有需要的參數(shù)和信息等全部放進(jìn)去踢步,也就是進(jìn)棧癣亚,而它的過程我們可以視為當(dāng)前函數(shù)內(nèi)容的活動(dòng)記錄,這個(gè)活動(dòng)記錄是先從上一個(gè)函數(shù)調(diào)用中知道這個(gè)函數(shù)是先從哪里開始获印,然后實(shí)參述雾,返回地址,寄存器等先進(jìn)棧兼丰,然后給變量和返回值等分配空間玻孟,最后再將其他寄存器進(jìn)棧。(寄存器簡(jiǎn)單的說就是大小有限制鳍征,但是存取速度很快的部件黍翎,是CPU的組成部分),這就是函數(shù)的調(diào)用過程艳丛,說的不是很細(xì)玩敏,但我個(gè)人理解就是這個(gè)意思斗忌。函數(shù)的調(diào)用時(shí)候的出棧方式,實(shí)際上是遵循先進(jìn)后出的特點(diǎn)旺聚,我們將上面的過程反向理解织阳,最后根據(jù)返回地址尋找下一個(gè)指令,并且出棧即可砰粹。

我們知道內(nèi)存中唧躲,有高位和低位之說,而棧就位于高位中碱璃。棧有一個(gè)特性就是先進(jìn)后出弄痹,我覺得這種特性完全可以看做水桶,往里添水時(shí)嵌器,是不是水先到桶底肛真,然后慢慢向上漲起來的,在往出盛水時(shí)爽航,是從上面往出盛水呢蚓让。是不是典型的先進(jìn)后出案例,不過棧長(zhǎng)的不只是水讥珍,而是將水和桶沿一起向上加的历极,這個(gè)過程在棧里被稱為入棧和出棧。

我們知道內(nèi)存中衷佃,有高位和低位之說趟卸,而棧就位于高位中。棧有一個(gè)特性就是先進(jìn)后出氏义,我覺得這種特性完全可以看做水桶锄列,往里添水時(shí),是不是水先到桶底惯悠,然后慢慢向上漲起來的右蕊,在往出盛水時(shí),是從上面往出盛水呢吮螺。是不是典型的先進(jìn)后出案例,不過棧長(zhǎng)的不只是水帕翻,而是將水和桶沿一起向上加的鸠补,這個(gè)過程在棧里被稱為入棧和出棧。

棧和水桶

從圖中可以看到的是進(jìn)棧的操作是將棧頂上移了嘀掸,但是在虛擬地址中紫岩,我們的棧頂和棧底可不是上面這種方式是向上的,棧底始終在高地址睬塌,而棧頂卻是向下的低地址泉蝌。入棧時(shí)歇万,棧頂持續(xù)下移,出棧時(shí)勋陪,棧頂上移贪磺。是不是非常有趣。

地址

棧是一片連續(xù)的空間诅愚,但是對(duì)于進(jìn)程空間來說寒锚,它的大小是有限的,這個(gè)限制是在軟件編譯階段违孝,系統(tǒng)就自動(dòng)分配好的刹前,如果我們我們使用棧的時(shí)候,里面的內(nèi)容超過了這個(gè)限制雌桑,那么就會(huì)出現(xiàn)我們所說的棧溢出喇喉。(由于沒有說線程,我們暫時(shí)認(rèn)為棧的最大值是對(duì)于進(jìn)程來說的)當(dāng)然校坑,這些是可以通過系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行更改的拣技,有興趣的朋友可以去百度一下(Google比較全)。

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