程序加载

我们写程序一般都用Visual Studio等集成开发环境（IDE），写好程序后直接点运行就可以出来结果，在Linux中一句简单的命令“gcc -o main main.c”编译连接后就可以执行，那么从我们初始的代码，也就是.c 或 .cpp文件到最后的可执行文件，这一过程真的像我们看到的这么简单吗？那可执行文件.exe是储存在磁盘上的，运行时要加载到内存，它要如何加载，加载那些东西呢？下面来详细探究探究吧。

一个计算机包括CPU、内存、I/O，操作系统为了屏蔽底层硬件系统的差异，提供统一的接口，提供了许多抽象的技术。为了屏蔽I/O层的差异，提供了虚拟文件系统（VFS）；为了屏蔽内存和I/O的差异，提供了虚拟储存系统（虚拟内存）；为了屏蔽CPU、内存、I/O底层差异，也作为这三个资源调度的一个单位，提供了进程。

程序运行不会直接加载到内存上，每个程序运行起来，内核都会给它分配虚拟地址空间，分配的大小由CPU的位数决定，一般32位分配2的32次方也就是4G大小的虚拟地址空间。这里补充一点，计算机的位数取决于算术逻辑单元（ALU）的宽度，32位一次最大能处理32bit的数据，而不是地址总线的数量或数据总线的数量。8位：地址总线16条，数据总线8条；16位：地址总线20条，数据总线16条；32位恰好地址总线和数据总线都是32条。

那4G的虚拟地址空间又是怎样分配的呢？如图所示：

128M的不可访问的段，红色部分在堆还没有被申请的时候称为空洞，为堆的申请预留空间。ZONE_DMA约16M，直接访问内存，加快磁盘和内存交换数据；ZONE_NORMAL约892M；ZONE_HIGHMEM约128M，处理大于1G物理内存的数据。用户空间是独立的，内核空间是共享的。

指令加载到.text，段数据加载到数据段（.data和.bss），初始化的且不为0的数据放在.data段，未初始化的或者初始化为0的数据放在.bss段。都是数据为什么要存放在2个段呢？.bss可以节省空间那它节省的是什么的空间呢？

接下来看看程序的编译链接的具体过程。