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进程内存布局：虚拟内存 / 堆 / 栈
一、进程虚拟地址空间（64 位 Linux x86-64）
0x7FFF FFFF FFFF ┌──────────────────┐ 高地址（往下长）
│ 栈 Stack │ 向下生长（高→低），含局部变量/函数帧
│ ↓ │
│ （空洞/共享区） │ 共享库 mmap 段
│ ↑ │
│ 堆 Heap │ 向上生长（低→高），malloc/new
│ .bss （未初始化全局/static）│
│ .data（已初始化全局/static）│
│ .rodata（只读常量） │
│ .text（代码段） │
0x0000 0000 0000 └──────────────────┘ 低地址关键概念：
- 这只是虚拟地址空间，页表映射到物理页；未访问的页不实际占物理内存（按需调页）。
.text（代码）、.data（已初始化全局/静态）、.bss（未初始化全局/静态，不占文件只占内存）、.rodata（字面量常量）、堆、栈、共享库 mmap。
二、C++ 的内存分区（教材口径）
- 代码区（text）：函数代码，只读。
- 全局/静态存储区（data+bss）：全局变量、静态变量——程序启动分配、结束释放。
- 常量区（rodata / 也可能是 text 后段），只读：字符串字面量等。
- 栈区：局部变量、函数参数、返回地址——编译期已定大小，随调用分配释放，速度快，有大小上限（Linux 默认栈 8MB
ulimit -s）。 - 堆区：程序员管理（new/malloc），由低向高增长，慢、易碎片。
常混淆：只读常量直接量一般归于常量区（可在 data/rodata）；很多人把它并入「全局区」。面试可答「广义上全局常量在 data 只读段」。重点讲清楚 栈 vs 堆 的特征。
三、栈 vs 堆 对比
| 维度 | 栈 (Stack) | 堆 (Heap) |
|---|---|---|
| 分配 | 编译器自动（函数帧） | 程序员 new/malloc 手动 |
| 方向 | 高地址向低地址（向下） | 低地址向高地址（向上） |
| 速度 | 极快（移动栈指针） | 慢（找空闲块/系统调用） |
| 生命周期 | 函数作用域结束即释放 | 需手动释放或用 RAII |
| 大小限制 | 有（Linux 8MB，可 ulimit） | 可到虚拟内存上限（通常很大） |
| 碎片 | 无（后进先出规整） | 有（malloc 分配/释放不规整） |
| 多线程 | 每线程独立栈 | 进程内所有线程共享堆（需同步） |
| 越界风险 | 栈溢出（递归过深） | 泄漏 / use-after-free / 野指针 |
| 谁能返回 | 栈上数组不能把局部地址当返回值给上层长期使用（悬垂） | 可（用智能指针管理） |
记忆点：
- 栈 = 快 + 自动 + 有上限 + 连续规整；堆 = 灵活 + 大 + 需管理。
- 线程独立栈：递归深度过大 → 栈溢出（crash）：经典题「深递归爆栈/段错误」。
- 栈对象：通常小而生命周期短、或 RAII 包裹堆资源。
四、函数调用压栈
调用 f(a,b)：
- 参数按调用约定入栈（多数 x86-64 ABI：前 6 整数参数用寄存器，多的才入栈）。
- 压入返回地址。
call跳到 f：保存栈帧指针（rbp），分配局部变量空间（rsp 调整）。- 返回时恢复，栈指针回弹（栈即「后进先出」，释放即指针回弹，天然无碎片）。
五、高频题
Q1. 栈空间 vs 虚拟内存大小；为什么递归太深会栈溢出？
每个线程栈默认约 8MB，递归每层消耗帧 → 深度过大爆栈（Segmentation fault）。规避：尾递归/改循环/加大线程栈（pthread_attr_setstacksize）/把大结构放堆。
Q2. 堆为什么比栈慢？
分配要经过用户态 free-list 查找 + 可能系统调用 brk/mmap；且有锁、缓存不友好 (heap 对象分散导致 cache miss 高于连续栈帧)。栈通常就在当前 cache line、只改指针。
Q3. 全局对象构造/析构顺序？
构造：定义序（跨翻译单元顺序未定——知名坑「Static Initialization Order Fiasco」，可用局部 static / Meyers Singleton 规避）。析构：构造逆序。
Q4. malloc 返回的地址是物理地址吗？
不是，是虚拟地址；由 OS+页表映射，程序员不感知物理地址。