程序运行相关结构

心已赠人 2022-08-02 15:00 98阅读 0赞

进程在运行时的数据结构

1.  a.out及其传说

gcc编译后的程序为什么叫a.out?

原因：linux是在UNIX基础上开发来的，UNIX上最开始可执行程序都是汇编得来（assembleroutput）汇编程序输出。正是这个英文的缩写，所以叫a.out并且沿用至今。

1.  可执行文件的内容

Linux下的可执行文件大体分为5个段，ＢＳＳ段，文本段，数据段，堆，栈。

使用nm命令可以查看可执行文件的具体段的划分。

3.系统栈和用户栈

Linux中共有四种堆栈（堆栈其实就是指栈）一种是内核栈，一种是位于固定空间的堆栈（0号进程的用户态堆栈），一种是执行系统调用时用来陷入内核的堆栈（内核态堆栈）每个进程都有自己独立的内核态堆栈，最后一种是进程在用户态执行时的用户栈。

大体上我们主要关系两个，内核态栈（系统栈），用户态栈，每一个进程必有这两个栈。

首先，一个进程在执行的时候，有两种情况，一个进程一般以用户态在系统分配给他的地址空间里运行，但是当进程需要执行系统调用（软中断）或硬件中断是，进程上下文切换，进程陷入内核态，此时内核代表进程继续执行，同时用户栈也就转换成系统栈(内核栈)。

转换过程：

首先将用户栈地址保存到内核栈中，然后将CPU堆栈指针寄存器指向内核栈。

设置两个栈的原因：

内核代码和数据对于所有进程是共享的，所以如果只有一个栈就不能做到所有进程共享。共享指的是在需要的时候可以使用。

出于安全考虑，如果只有一个栈，用户就通过可以改变栈上的数据更改内核代码（这是绝对不允许的）

4.栈帧

栈帧：C语言中，每个栈帧对应着一个未运行完的函数。栈帧中保存了该函数的返回地址和局部变量。

5.当程序运行时内部数据结构构造

主要看下栈段和堆段：

栈，比较老的一个数据结构。思想就是先进后出。

当程序运行时，系统维护一个指针，通常称为SP，用于提示堆栈当前的顶部位置。

栈有主要有两个用途：

1.  保存自动变量（auto）就是平时声明的变量如（auto）inta;
2.  进行函数调用时，存储与之相关的过程活动记录，被称为一个堆栈结构，另一个名字叫“过程活动记录”。它记载了函数的调用地址，任何不适合装进寄存器的参数等等。

PS：除了递归调用之外，栈并不是必须的，因为在编译时就已经知道了局部变量，参数，返回值等等。

当函数被调用时：

首先C语言有一个自动提供的服务“跟踪调用链”，在这个链中每一个“节点”都是一个过程活动记录。

这个结构体包括：

局部变量

参数

静态连接

指向先前结构体的指针

函数返回值地址

![Image 1][]

在程序运行时，系统需要维护一个指针fp用于提示活动堆栈结构，它的值是最靠近顶部的过程活动记录。

![Image 1][]

[Image 1]:

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