【一天一个计算机知识】—— 【C/C++ 内存管理与分布】
C/C++程序运行时，内存不是一整块随便用的，而是被操作系统和编译器严格划分成几个固定区域，每个区域有明确用途、生命周期、访问权限和增长方向。
掌握这个分布，能帮你：
- 理解为什么栈溢出、野指针、内存泄漏那么常见
- 知道new/delete、malloc/free、static、const、全局变量到底放哪里
- 调试段错误（Segmentation Fault）时快速定位
- 写高性能代码时优化内存访问
经典的C/C++进程虚拟内存布局（从高地址到低地址）
现代系统（Linux/Windows/macOS x64）典型布局如下（地址从上到下递减）：
高地址
┌───────────────────────────────────────┐
│ 内核空间（用户不可访问） │
├───────────────────────────────────────┤ ← 栈顶（向下增长）
│ 栈 (Stack) │ 存放：局部变量、函数参数、返回地址
│ │
│ （栈溢出就撞到这里了） │
├───────────────────────────────────────┤
│ │
│ 堆 (Heap) │ 存放：动态分配内存（new/malloc）
│ （向上增长，可能不连续） │
│ │
├───────────────────────────────────────┤
│ │
│ 未使用 / 空闲空间 │
│ │
├───────────────────────────────────────┤
│ BSS 段（未初始化数据） │ 未初始化的全局/静态变量 → 自动清0
│ │
├───────────────────────────────────────┤
│ 数据段（Data / .data） │ 已初始化的全局/静态变量
│ │
├───────────────────────────────────────┤
│ 只读数据段（.rodata） │ 字符串常量、"hello"，const全局变量（部分编译器放这里）
│ │
├───────────────────────────────────────┤
│ 代码段（Text / .text） │ 可执行指令（函数代码），只读
└───────────────────────────────────────┘ ← 低地址一句话记忆口诀（从低到高）：
代码 → 只读数据 → 数据 → BSS → 堆（向上长） → 栈（向下长） → 内核
各大区域详细对比（2025-2026主流理解）
| 区域 | 存储内容 | 生命周期 | 管理方式 | 增长方向 | 典型例子 | 权限 | 大小限制 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 代码段 (Text) | 编译后的机器指令、函数体 | 程序整个生命周期 | 编译器/链接器 | 无 | main()、foo() 的代码 | 只读+执行 | 固定 |
| 只读数据 (.rodata) | 字符串字面量、const全局/静态变量（部分） | 程序整个生命周期 | 编译器 | 无 | const char* s = “hello”; | 只读 | 固定 |
| 数据段 (.data) | 已初始化的全局变量、静态变量 | 程序整个生命周期 | 编译时确定 | 无 | int global = 10; static int x = 5; | 读写 | 固定 |
| BSS段 | 未初始化的全局/静态变量（自动清0） | 程序整个生命周期 | 编译时只记大小，运行时清0 | 无 | int global; static int y; | 读写 | 固定（文件不占空间） |
| 堆 (Heap) | 动态分配的内存（new/malloc） | 程序员手动控制 | 程序员（new/delete, malloc/free） | 向上 | new int[100]; malloc(1024) | 读写 | 很大（受虚拟内存限制） |
| 栈 (Stack) | 局部变量、函数参数、返回地址、临时对象 | 函数调用周期（作用域结束销毁） | 编译器/OS 自动 | 向下 | int a = 1; 在函数里 | 读写 | 有限（默认1-8MB，ulimit可查） |
代码示例 + 位置标注
#include <iostream>
using namespace std;
const int const_global = 100; // 可能放 .rodata（只读）
int global_init = 10; // 数据段 (.data)
int global_uninit; // BSS段（自动=0）
static int static_init = 20; // 数据段
static int static_uninit; // BSS段
int main() {
int local = 30; // 栈
static int local_static = 40; // 数据段（注意！局部static放全局区）
const char* str = "hello world"; // "hello world" → .rodata，指针本身在栈
int* p = new int(50); // 堆
cout << "地址示例（实际运行看）：" << endl;
cout << "&global_init = " << &global_init << " // 数据段" << endl;
cout << "&global_uninit = " << &global_uninit << " // BSS" << endl;
cout << "&local = " << &local << " // 栈（高地址）" << endl;
cout << "p = " << p << " // 堆（中间地址）" << endl;
cout << "main = " << (void*)main << " // 代码段（低地址）" << endl;
delete p;
return 0;
}运行后地址规律（典型Linux x64）：
- 代码段：0x400000 ~ 0x4xxxxx（最低）
- .rodata / 数据 / BSS：0x600000 ~ 0x6xxxxx
- 堆：从0x555xxxxx开始向上
- 栈：从0x7ffffffexxxx向下
常见内存问题与对应区域
- 栈溢出（Stack Overflow）：递归太深、超大局部数组 → 栈空间用尽
- 内存泄漏：new/malloc 后忘记 delete/free → 堆内存没释放
- 野指针/悬垂指针：delete 后继续用指针 → 堆上已释放内存
- 段错误：访问NULL、空指针、越界 → 可能踩到代码段/只读区
- double free：同一块堆内存free两次 → 堆管理崩溃
小结一句话
C/C++内存管理的本质：
静态部分（代码+数据+BSS）由编译器/链接器决定大小和位置，一劳永逸；动态部分（栈自动、堆手动）由运行时灵活控制，但也最容易出问题。
今天get了吗？
明天想看哪个？
- new/delete vs malloc/free 底层区别
- 智能指针如何防泄漏
- 虚拟内存、页表、mmap
- 栈帧详细结构（EBP/RBP、返回地址）
告诉我，继续一天一个！
