先放一张虚拟地址空间分布图（图截至深入理解计算机系统第三版）：对于这张图有好多种不同的画法和呈现方式。
通过上面这几张图，我们应该清晰认识到linux中内存是如何分布的，那么这里有几点需要注意：
1：用户态在低地址，内核态在高地址。
2： 64位的系统，目前一般使用了48位。用户态高16位都是0， 内核态高16位一直是FFFF。 都用剩下的48位来表示128T。1T==1024*1024*1024*1024。 剩下的8位直接上也只用了7位， 第48位来表示是内核空间还是用户空间。加一起 48位表示的就是128T。
其中，0x0000000000000000~0x00007fffffffffff 表示用户空间， 0xFFFF800000000000~ 0xFFFFFFFFFFFFFFFF 表示内核空间，共提供 256TB(2^48) 的寻址空间。
这两个区间的特点是，第 47 位与 48~63 位相同，若这些位为 0 表示用户空间，否则表示内核空间。所以上面那个话64位的内存分布图有点问题。用户态128T的最高地址不对。
3：堆申请空间往上涨，栈申请空间往下涨，栈的地址肯定比堆的地址高。 然后栈和堆中间还有一段区域用来共享：文件映射， mmap使用。 这儿有个问题：为什么堆往上涨，而栈往下涨？
下面是几个小例子来帮助理解地址分配的：
例子1：
malloc的分配内存有两个系统调用，一个brk，一个mmap，brk是将.data的最高地址指针_edata往高地址走，mmap则是在进程的虚拟地址空间（在堆和栈之间的内存映射区域）找一块空间。这两种都是没有实际分配物理内存，只有当真正使用的时候才发生缺页中断，分配物理内存。 http://blog.yufeng.info/archives/tag/mmap上提到了通过MAP_POPULATE来实现mmap函数直接预分配物理内存的方法，这个就不展开说了。
一般情况下，我们使用malloc，如果小于128k，则使用brk分配，如果大于128k，则使用mmap在堆和栈之间找一个空闲空间分配。我们可以看看一个例子：
int main(int argc, char **argv)
{
int stackPoint = 3;
printf("the stack address:%lx",&stackPoint)
printf("begin\n");
m = malloc(64 * 1024);
getchar();
n = malloc(256 * 1024);
getchar();
printf("end\n");
free(m);
free(n);
return 0;
}
下面是strace抓取的结果：
第一步运行函数：
第一个malloc调用brk系统调用，这是/proc/56358/maps的内容如下，_edata的指针应该从0x0097a000升到了0x0099b000, heap的范围就是这个。
第二个malloc调用mmap系统调用，strace的内容如下：
mmap(NULL, 266240, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fed7f2c9000
第二个malloc调用mmap调用，这是/proc/56358/maps的内容如下：
这里可以看到，分配256K时，是从高地址开始，往下分的。 也就是从7fed7f30d000往下减了266240个地址。 这个和256K 有点出入，不确定为啥，先不关注。
但是我们可以看到，确实是在堆和栈的中间，从高往低分配了一段空间。将mmap分配的内存合并到内存映射区域当中。
你看最后释放的时候，
，从那个分配的地址开始直接释放一段很大的空间。
接着我们可以看下下面这个例子：
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main() {
int *m = NULL, *n = NULL;
printf("begin\n");
m = malloc(256 * 1024);
getchar();
free(m);
n = malloc(256 * 1024);
getchar();
free(n);
printf("end\n");
return 0;
}
按理说应该两次调用mmap才对，但是实际上如下：
第二次调用的是brk。这是为什么？
因为M_MMAP_THRESHOLD可以动态调整。
M_MMAP_THRESHOLD是设置mmap的阈值，但是glic中 M_MMAP_THRESHOLD 是可以动态调整的（ 在128KB 到 64MB之间调整 ），当申请并释放了一块大小为N KB的内存之后， ， 会调整到N 到 （N + 4）KB。可以手动设置 M_MMAP_THRESHOLD的值防止动态调整(mallopt).
例子2：
我们知道，在32位机器上linux操作系统中的进程的地址空间大小是4G,其中0-3G是用户空间，3G-4G是内核空间。其实，这个4G的地址空间是不存在的，（这句话怎么理解不存在呢？想想要是64位系统，岂不是要128T了？这里说的不存在是指物理内存不一定有这么大，不一定存在。物理内存具体多大看硬件资源。） 所以我们常说的多少位系统，他的内存多大，都是说的虚拟内存空间。
那虚拟内存空间是什么呢，它与实际物理内存空间又是怎样对应的呢，为什么有了虚拟内存技术，我们就能运行比实际物理内存大的应用程序，它是怎么做到的呢？
呵呵，这一切的一切都是个迷呀，下面我们就一步一步解开心中的谜团吧! 我们来看看，当我们写好一个应用程序，编译后它都有什么东东?
由于历史原因,C程序一直由下列几部分组成:
A.正文段。这是由cpu执行的机器指令部分。通常，正文段是可共享的，所以即使是经常执行的程序(如文本编辑程序、C编译程序、shell等)在存储器中也只需要有一个副本，另外，正文段常常是只读的，以防止程序由于意外事故而修改器自身的指令。
B.初始化数据段。通常将此段称为数据段，它包含了程序中需赋初值的变量。例如，C程序中任何函数之外的说明:
int maxcount = 99;(全局变量)
C.非初始化数据段。通常将此段称为bss段，这一名称来源于早期汇编程序的一个操作，意思是"block started by symbol",在程序开始执行之前，内核将此段初始化为0。函数外的说明:
long sum[1000];
使此变量存放在非初始化数据段中。 注意这个地方初始化和非初始化的区别。
D.栈。自动变量以及每次函数调用时所需保存的信息都存放在此段中。每次函数调用时，其返回地址、以及调用者的环境信息(例如某些机器寄存器)都存放在栈中。然后，新被调用的函数在栈上为其自动和临时变量分配存储空间。通过以这种方式使用栈，C函数可以递归调用。
E.堆。通常在堆中进行动态存储分配。由于历史上形成的惯例，堆位于非初始化数据段顶和栈底之间。
所以现在再来回想linux 内存地址划分的5个段就比较好理解了。
下面是同时运行两次程序的结果：
也就是说，我们不论我们运行a.out程序多少次这些地址都是一样的。我们知道，linux操作系统每个进程的地址空间都是独立的，其实这里的独立说得是物理空间上得独立。那相同的虚拟地址，不同的物理地址，他们之间是怎样联系起来的呢？我们继续探究....
在linux操作系统中，每个进程都通过一个task_struct的结构体描叙，每个进程的地址空间都通过一个mm_struct描叙，c语言中的每个段空间都通过vm_area_struct表示，他们关系如下 :
关于内存怎么从虚拟地址映射到物理内存的，后续有机会继续学习。
原文链接：https://blog.csdn.net/hustyangju/article/details/40541251
原文链接：https://blog.csdn.net/m200972391/article/details/79718709
