【C/C++】虚拟内存空间问题整理_可用于验证掌握情况

🧱 一、总览结构类问题（Memory Layout）

1. Linux 进程的虚拟地址空间是如何划分的？主要有哪些区域？
2. 进程虚拟地址空间的增长方向是怎样的？各区域是向高地址还是低地址增长？
3. 32位与64位下虚拟地址空间的差异有哪些？地址上限是多少？
4. 用户态和内核态地址空间分别占多少？在哪个范围？
5. 进程的每个虚拟地址是否都有对应的物理内存？

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📄 二、Text（代码段）

1. 代码段在进程虚拟地址空间的哪一部分？它的访问权限是什么？
2. 常量字符串是否存储在 text 段中？为什么？
3. 是否可以修改 text 段中的内容？如果尝试写会发生什么？
4. 多个进程是否可以共享 text 段？

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📦 三、Data（已初始化数据段）

1. 什么样的变量存储在数据段中？请举例说明。
2. 数据段的内存权限默认是什么？可以执行吗？
3. 全局变量和静态变量都在数据段吗？

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🐣 四、BSS（未初始化数据段）

1. BSS 和数据段有什么区别？

2. 以下代码中变量a和变量b分别在哪个段中？

   int a = 0; // ?
   int b;     // ?
   

3. BSS段在物理内存中是否占空间？程序启动前是如何初始化的？

4. BSS段的大小能否通过查看编译后的 ELF 文件得知？

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🌱 五、Heap（堆）

1. 堆区的分配从哪个系统调用接口开始？默认增长方向是什么？
2. 使用 malloc/free 时实际是操作堆区吗？背后调用了什么？
3. 堆区的起始和结束地址如何查看？
4. heap 使用的内存分配机制是基于哪两个系统调用？
5. 堆内存什么时候会被内核收回？

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🌀 六、Stack（栈）

1. 栈的增长方向是怎样的？
2. 局部变量和函数参数存储在栈中还是堆中？
3. 栈溢出会导致什么错误？Linux 默认栈大小是多少？如何修改？
4. 递归函数调用栈太深会发生什么？如何调试？
5. 每个线程是否有独立的栈空间？怎么控制其大小？

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📚 七、Memory-mapped Region（mmap 区）

1. 什么是 mmap 区？由谁管理？通常用于什么目的？
2. 动态库的加载是否属于 mmap 区域？
3. 使用 malloc 时什么时候会转向使用 mmap？
4. 匿名 mmap 与文件映射 mmap 有何区别？
5. 使用 mmap 分配内存和 malloc 的最大区别是什么？

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🧪 八、虚拟内存和物理内存映射相关问题

1. 如何通过页表实现虚拟地址到物理地址的映射？
2. 一个虚拟地址可能对应多个物理地址吗？反之呢？
3. TLB（Translation Lookaside Buffer）在虚拟地址转换中起什么作用？
4. 如何查看某个进程的虚拟内存布局？用哪个命令？
5. 某段虚拟内存被 swap 到磁盘时会发生什么？

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🔐 九、内存权限控制（Protection）

1. 各段的典型权限是什么（如 text、data、heap、stack）？
2. 使用 mprotect() 可以做什么？举例说明其作用。
3. 什么是 NX（Non-eXecutable） 位，它有什么安全作用？
4. 可以让堆或栈变为可执行吗？如何操作？有何风险？

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🔍 十、实用调试/查看命令类

1. 如何使用 /proc/[pid]/maps 来查看进程的内存映射？能看到哪些信息？
2. 如何使用 pmap 命令查看进程各段占用的内存？
3. 如何使用 gdb 查看某个变量所在的内存段？
4. 如何判断内存是否映射了共享对象（.so 文件）？
5. valgrind 检测内存访问错误和泄漏时，是如何理解各段内存的？

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🚧 十一、其他高级内存区域相关

1. 什么是匿名映射？在 mmap 区中怎么实现匿名共享内存？
2. Thread Local Storage（TLS）在内存中属于哪个区域？
3. VDSO 是什么？它位于哪个区域？作用是什么？
4. 栈溢出与堆溢出在内存结构上有何区别？如何防护？
5. 如何使用 ulimit 控制进程的堆/栈大小？