一杰妓、堆椩逯危基礎——內(nèi)存區(qū)域

代碼是以進程的形式來執(zhí)行的，一個進程可能被分配到不同的內(nèi)存區(qū)域去執(zhí)行：

• 代碼區(qū)：這個區(qū)域內(nèi)存儲著被裝入執(zhí)行的二進制機器代碼巷挥，處理器會到這個區(qū)域取指并執(zhí)行
• 數(shù)據(jù)區(qū)：用于存儲全局變量/靜態(tài)變量等
• 堆區(qū)：進程可以在堆區(qū)動態(tài)的請求一定大小的內(nèi)存桩卵，并在使用完之后還給堆區(qū)。動態(tài)分配和回收是堆區(qū)的特點倍宾，是向高地址擴展的內(nèi)存區(qū)域雏节，通常由程序員來管理

• 棧區(qū)：用于動態(tài)的存儲函數(shù)之間的調用關系，以保證調用函數(shù)在返回時恢復到母函數(shù)中繼續(xù)執(zhí)行高职，是由操作系統(tǒng)來管理的钩乍。

  
  
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棧區(qū)

棧是向低地址擴展的數(shù)據(jù)結構，入棧時是從高地址向低地址擴展怔锌，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域寥粹。通常用來存儲局部變量变过。棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預先規(guī)定好的，在windows下涝涤，棧的默認大小是2M媚狰，如果申請的空間超過棧的剩余空間，將提示overflow

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堆區(qū)

堆是向高地址擴展的數(shù)據(jù)結構阔拳，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域崭孤，堆的大小受限于計算機的虛擬內(nèi)存。
操作系統(tǒng)中有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表糊肠，當系統(tǒng)收到程序的申請時辨宠，會遍歷該鏈表

• 尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點，然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除货裹，并將該結點的空間分配給程序
• 由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小彭羹，系統(tǒng)會自動將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

• 對于大多數(shù)系統(tǒng)泪酱，會在這塊內(nèi)存空間中的首地址記錄本次分配的大小派殷，這樣代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間

  
  
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區(qū)別

申請方式

棧：由系統(tǒng)自動分配。
堆：需要程序員自己申請墓阀，并指明大小毡惜，在c中malloc函數(shù) 例如p1=(char *)malloc(10)

申請效率

棧：系統(tǒng)自動分配，速度比較快斯撮，但是程序員無法控制
堆：由程序員分配的內(nèi)存经伙，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片勿锅，不過用起來方便

二帕膜、堆棧基礎——函數(shù)調用

函數(shù)調用時溢十，將借助系統(tǒng)棧來完成函數(shù)狀態(tài)的保存和恢復

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主函數(shù)中調用函數(shù)A垮刹，函數(shù)A又調用的函數(shù)B，函數(shù)B的返回值加上一個值作為函數(shù)A的返回值张弛，最后函數(shù)A的返回結果作為主函數(shù)的返回值

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• 這些代碼區(qū)中精確的跳轉都是在與系統(tǒng)棧巧妙的配合過程中完成的荒典。
• 當函數(shù)被調用時，系統(tǒng)棧會為這個函數(shù)開辟一個新的棧幀吞鸭，并把它壓入棧中寺董。每個棧幀對應著一個未運行完的函數(shù)。棧幀中保存了該函數(shù)的返回地址和局部變量刻剥。從邏輯上講遮咖，棧幀就是一個函數(shù)執(zhí)行的環(huán)境：函數(shù)參數(shù)、函數(shù)的局部變量造虏、函數(shù)執(zhí)行完后返回到哪里等待御吞。

• 當函數(shù)返回時踢械，系統(tǒng)棧會自動彈出該函數(shù)所對應的的棧幀，彈出棧幀意味著這個函數(shù)執(zhí)行完畢魄藕。

  
  
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函數(shù)調用的步驟

棧是先進后出的數(shù)據(jù)結構

• （1）參數(shù)入椖诹校——將參數(shù)從右向左依次壓入系統(tǒng)棧中
• （2）返回地址入棧——將當前代碼區(qū)調用指令的下一條指令地址壓入棧中背率，供函數(shù)返回時繼續(xù)執(zhí)行
• （3）代碼區(qū)跳轉——處理器從當前代碼區(qū)跳轉到被調用函數(shù)的入口（就是跳轉到被調用的函數(shù)處话瞧，再取指令時就從被調用的函數(shù)的代碼區(qū)開始取指令）
• （4）棧幀調整。取指令時寝姿，會包括棧幀調整交排。具體包括
  保存當前棧幀狀態(tài)值，已備后面恢復本棧幀時使用饵筑。
  將當前棧幀切換到新棧幀埃篓。

三、堆椄剩基礎——常見寄存器和棧幀

寄存器

寄存器是中央處理器CPU的組成部分架专。寄存器是有限存儲容量的高速存儲部件，它們可以用來暫存指令玄帕、數(shù)據(jù)和地址部脚。我們常常看到32位CPU裤纹、64位CPU這樣的名稱委刘，其實指的就是寄存器的大小。32位CPU寄存器大小就是4字節(jié)鹰椒。CPU越大說明CPU一次處理的數(shù)據(jù)就越多
為了緩解CPU和內(nèi)存效率不對等的問題锡移，CPU自帶一級緩存和二級緩存，但是這些緩存還是不夠快漆际，于是將一些最常訪問的數(shù)據(jù)存放在寄存器中（寄存器的讀寫速度比內(nèi)存快很多）淆珊，CPU優(yōu)先讀取寄存器，再由寄存器跟內(nèi)存交換數(shù)據(jù)灿椅。

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ESP和EBP兩個寄存器

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棧指針寄存器ESP(extended 寄存器 stack棧 pointer指針)

ESP標識了當前棧幀的頂部（相當于top）

基址指針寄存器ESP（extended 寄存器 base基址 pointer指針）

ESP標識了當前棧的底部（相當于base）

ESP和EBP之間的內(nèi)存空間為當前幀撼嗓，當前幀指的是系統(tǒng)棧中最頂部的棧幀柬采。**

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函數(shù)棧幀中包含的信息

• 局部變量
• 棧幀狀態(tài)值欢唾，用于在本幀被彈出后恢復出上一個棧幀

• 函數(shù)返回地址，以便函數(shù)返回時能夠恢復到函數(shù)被調用前的代碼區(qū)中繼續(xù)執(zhí)行指令

  
  
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指針寄存器EIP（extended 寄存器 instruction pointer指針）

指針寄存器粉捻，期內(nèi)存放著一個指針礁遣，該指針永遠指向下一條等待執(zhí)行的指令地址。
函數(shù)調用完畢后肩刃，返回原來函數(shù)指令運行的一個關鍵操作是祟霍，將棧幀中保持的返回地址裝入EIP寄存器。
控制了EIP寄存器就相當于控制了進程盈包，我們讓EIP指向哪里沸呐，CPU就會去執(zhí)行哪里的指令。

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之所以將ESP值裝入EBP是因為新的棧幀是位于舊的棧幀上面呢燥，所讓舊的棧幀的頂部ESP成為新的棧幀的底部EBP