程序員的自我修養筆記

1，爲何內存須要分段和分頁機制？

早起的計算機中，程序都是直接運行在物理內存上的。這樣作有幾個問題：

1）地址空間不隔離，計算機的安全性和穩定性沒有辦法保證，因爲全部的程序均可以訪問物理內存，惡意的程序能夠很容易修改其餘程序的內容，達到破壞的目的。

2）內存使用效率低，當前執行的程序(列入進程A）必須被整個裝載到內存中執行，若是須要執行另外一個程序時，發現內存空間不足，則須要將進程A的數據總體換出到磁盤。

3）程序運行的地址不肯定

爲了解決上述的三個問題，引入了虛擬地址、分段和分頁的概念。

有了虛擬地址，每一個進程都擁有本身獨立的虛擬地址空間，而且結合分段技術，不一樣進程的虛擬地址唄映射到不一樣的物理地址，彼此之間不重疊，地址空間不隔離的問題就被解決了。

分頁的基本思路是將內存分紅固定大小的頁，每一頁的大小有硬件或者操做系統來決定。目前幾乎所欲的PC機上的操做系統都是4KB大小的頁。分頁機制至關於增長了內存使用的的顆粒度，在內存換進換出的時候效率更高。

 

2，不一樣的進程共享哪些資源？一個進程內的不一樣線程之間共享哪些資源？

1）

2）線程私有：棧（局部變量、函數參數），TLS數據、寄存器。線程共享：全局變量、堆、靜態變量、程序代碼、打開的文件及信號。

 

3，線程安全機制

1）原子操做

2）信號量

3）互斥量

4）臨界區

5）讀寫鎖

6）條件變量

7）可重入函數

8*）CPU的亂序執行，barrier

 

4，編譯和連接

1）預編譯：gcc -E hello.c -o hello.i

2）編譯：產生彙編代碼文件。gcc -S hello.i -o hello.s

3)彙編：將彙編指令轉變爲二進制的機器指令。gcc -c hello.s -o hello.o或者as hello.s -o hello.o

4）連接：ld命令

 

5，目標文件

目標文件就是源代碼編譯後但未進行連接的那些中間文件（windows下的.obj和linux下的.o），它和可執行文件的內容與結構很類似，因此通常跟可執行文件採用相同的格式存儲（windows PE-COFF和linux下的ELF）

 

目標文件中的內容包括編譯後代碼、數據、符號表、調試信息等。

*程序和指令分開存放有什麼好處？1）指令區域只讀，安全。2）cache的使用有助於提升CPU的緩存命中率。3）程序共享，運行同一個程序的多個副本時，只需一份代碼

 

.bss段：不佔用磁盤空間，存放靜態變量和未初始化的全局變量.

.data段：初始化的全局變量

.text：代碼段

.rodata：const變量和字符串常量

自定義段：

__attribute__ ((section("FOO"))) int global = 42;

__attribute__ ((section("BAR"))) void foo() {}

 

 

6,靜態連接

1）ld命令

2）連接時空間和地址如何分配？不一樣目標文件的.text、.data、.bss等段如何合併？

連接以前，虛擬地址尚未被分配，目標文件代碼段的起始地址以0x00000000開始，等到連接中的空間分配完成後，各個函數纔會肯定本身在虛擬地址空間中的位置。linux中的ELF可執行文件默認從地址0x08048000開始分配。

 

第十章、內存

1.用以維護函數調用的上下文，一般在用戶空間的最高地址處分配，經過有數兆字節的大小。