IA-32机器上的Linux进程内存布局 #
在 32 位机器上，每个进程都具有 4GB 的寻址能力。Linux 系统会默认将高地址的 1GB 空间分配给内核，剩余的低 3GB 是用户可以使用的用户空间。下图是 32 位机器上 Linux 进程的一个典型的内存布局。在实践中，我们可以通过cat /proc/pid/maps来查看某个进程的实际虚拟内存布局。
首先，我们发现在 32 位 Linux 系统下，从 0 地址开始的内存区域并不是直接就是代码段区域，而是一段不可访问的保留区。这是因为在大多数的系统里，我们认为比较小数值的地址不是一个合法地址，例如，我们通常在 C 的代码里会将无效的指针赋值为 NULL。因此，这里会出现一段不可访问的内存保留区，防止程序因为出现 bug，导致读或写了一些小内存地址的数据，而使得程序跑飞。
接下来，我们可以看到，代码段从 0x08048000 的位置开始排布（需要注意的是，以上地址需要 gcc 编译的时候不开启 pie 的选项）。就像我们前面提到的，代码段、数据段都是从可执行文件映像中装载到内存中；BSS 段则是根据 BSS 段所需的大小，在加载时生成一段 0 填充的内存空间。
紧接着，排在 BSS 段后边的就是堆空间了。在图中，堆的空间里有一个向上的箭头，这里标明了堆地址空间的增长方向，也就是说，每次在进程向内核申请新的堆地址时候，其地址的值是在增大的。与之对应的是栈空间，有一个向下的箭头，说明栈增长的方向是向低地址方向增长，也就是说，每次进程申请新的栈地址时，其地址值是在减少的。
对此，我们可以想象堆和栈分别由两个指针控制，堆指针指明了当前堆空间的边界，栈指针指明了当前栈空间的边界。当堆申请新的内存空间时，只需要将堆指针增加对应的大小，回收地址时减少对应的大小即可。而栈的申请刚好相反。这其实就是内核对堆跟栈使用的最根本的方式，其中，堆的指针叫做“Program break”，栈的指针叫做“Stack pointer”，也就是 x86 架构下的 sp 寄存器。
继续往下看，就到了内存映射区域，这里最常见的就是程序所依赖的共享库，例如 libc.so。共享库的代码段、数据段、BSS 段都会被装载到这里。