Как устроена память процесса в операционной системе

Операционная система выделяет каждому процессу собственное виртуальное адресное пространство, которое изолировано от других процессов. Это пространство логически разделено на несколько основных сегментов:

1. Сегмент кода (Text Segment)

   • Содержит исполняемый машинный код программы.
   • Обычно имеет атрибут "только для чтения", чтобы предотвратить случайное изменение инструкций.

2. Сегмент данных (Data Segment)

   • Хранит глобальные и статические переменные, которые инициализированы до начала выполнения программы.

3. Сегмент BSS (Block Started by Symbol)

   • Хранит неинициализированные глобальные и статические переменные. ОС обнуляет эту область при запуске программы.

4. Куча (Heap)

   • Область для динамического выделения памяти во время выполнения программы (например, создание объектов в Python, вызов malloc в C).
   • Управляется программистом или средой выполнения (например, сборщиком мусора).
   • Растёт от младших адресов к старшим.

5. Стек (Stack)

   • Хранит локальные переменные, параметры функций и адреса возврата.
   • Работает по принципу LIFO (Last-In, First-Out). При каждом вызове функции на вершину стека помещается новый фрейм (stack frame).
   • Растёт от старших адресов к младшим, навстречу куче.

Пример в коде (концептуально):

int global_var = 10; // Хранится в сегменте данных
int global_uninitialized_var; // Хранится в BSS

void my_function() {
    int local_var = 20; // Хранится на стеке
    char* dynamic_data = (char*) malloc(100); // Память выделяется в куче
}

Эта структура обеспечивает организованное и безопасное управление памятью для каждого отдельного процесса.