前文
前言
總的來說一個程序的生命週期可以概括爲: 編寫代碼 => 編譯 => 鏈接 => 加載到內存 => 執行
在上一篇文章中,我們詳細介紹了go語言編譯鏈接的過程
在本文中，我們將對內存進行簡單介紹
在下文中，我們將介紹內存分配以及go語言中的內存分配
內存
在計算機中，術語"內存"又叫做主存，通常指的是可尋址的半導體存儲器(硅基MOS晶體管組成的集成電路)
內存有易失性(volatile)和非易失性兩種，非易失性內存主要用於存儲特殊的程序（例如BIOS），易失性內存通常指的是隨機存儲器（random-access memory,RAM）
RAM是計算機數據存儲的一種形式，用於存儲當前正在使用的數據和機器碼
RAM允許在幾乎相同的時間內讀取或寫入數據項，而不管數據在內存中的位置
我們可以將物理內存視爲如下的插槽/單元陣列，一個插槽可容納
8位的信息。每個內存插槽都有一個地址，CPU可以通過尋址讀取或者寫入特定地址的數據
計算機通常運行多個任務，直接操作物理內存將是非常危險的（例如某程序讀取所有數據、或者A程序修改了B程序在內存中的數據）
因此，爲了不直接操作物理內存，出現了虛擬內存的技術。通過虛擬內存，間接的操作物理內存
虛擬內存
擁有虛擬內存之後，程序運行時，它只會訪問自己接觸過的內存。同時，並非所有的數據都需要存儲在RAM中。操作系統可以通過將一部分空閒的RAM置換到速度較慢的存儲設備（例如磁盤）中,從而節省寶貴的RAM,獲得更大的內存空間
可以根據CPU架構和操作系統絕對虛擬內存的實現細節，但是大部分採用的是分頁表（Paged Virtual Memory）的形式來實現。在分頁虛擬內存中，我們將虛擬內存分割爲稱爲
頁的塊頁的大小可能會因硬件而異，但通常爲4-64 KB，通常可以使用2 MB至1 GB的大頁。劃分塊很有用，避免了使用更多的內存來單獨管理每個內存插槽，從而提升計算機的性能
爲了實現分頁虛擬內存，有一種稱爲內存管理單元（MMU）的芯片，它位於CPU和物理內存之間，MMU將虛擬內存地址到物理內存地址的映射保存在稱爲
頁表(page table)的表中（該表存儲在內存中），每頁包含一個“頁表項”（Page Table Entry,PTE）.MMU還有叫做Translation Lookaside Buffer (TLB)的物理緩存，用於存儲從虛擬內存到物理內存的最新轉換
假設操作系統將一部分虛擬內存頁放入了磁盤中，程序嘗試訪問它，則程序會發生以下過程：
1、CPU發出訪問虛擬地址的命令，MMU在頁面表中檢查該地址後禁止訪問，因爲尚未爲該虛擬頁面分配物理RAM
2、然後，MMU將
頁錯誤發送到CPU3、然後，操作系統通過查找RAM的備用存儲塊（稱爲frame）並設置新的PTE進行映射來處理Page錯誤
4、如果沒有可用的RAM，則可以使用某種替換算法將現有頁面保存到磁盤（此過程稱爲頁面調度（paging））
操作系統通常管理多個應用程序（進程），因此整個內存管理如下：
每個進程都有一個線性虛擬地址空間，地址從0到某個最大值。虛擬地址空間不必是連續的，因此並非所有這些虛擬地址都實際用於存儲數據，也不會佔用RAM或磁盤中的空間
虛擬內存強大之處在於，同一塊物理內存可以對應於多個進程的多個虛擬內存頁
程序加載
在上面，我們概述了什麼是內存以及如何實現硬件和操作系統相互通信
爲了運行程序，操作系統具有一個模塊，用於加載程序和所需的庫，稱爲程序加載器。在Linux中，您可以使用
execve()系統調用從程序中調用程序加載器加載程序運行時，將通過以下步驟
驗證程序（權限，內存要求等）
將程序從磁盤複製到主存儲器
傳遞命令行參數
初始化寄存器（如棧指針）
加載完成後，操作系統通過將控制權傳遞給加載的程序代碼來啓動程序（執行跳轉指令到程序的入口點）
在之前文章，我們介紹了
go build編譯可以生成可執行文件和不可執行的obj文件。這些文件通常都擁有通用的格式，例如在linux中爲ELF(Executable and Linkable Format)格式文件，在windows中爲PE（Portable Executable）格式文件有時，無法用Go編寫所有內容。在這種情況下，一種選擇是手工製作自己的ELF二進制文件並將機器代碼放入正確的ELF結構中。obj文件包含多個部分
.text(可執行代碼),.data(全局變量), and.rodata(全局常量)在Go中，我們可以輕鬆地編寫一個程序來讀取ELF可執行文件，因爲Go在標準庫中有一個debug/elf包.如下例所示：
package main
import (
"debug/elf"
"log"
)
func main() {
f, err := elf.Open("main")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
for _, section := range f.Sections {
log.Println(section)
}
}輸出如下
2020/02/18 20:54:16 &{{ SHT_NULL 0x0 0 0 0 0 0 0 0 0} 0xc00006e390 0xc00006e390 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.text SHT_PROGBITS SHF_ALLOC+SHF_EXECINSTR 4198400 4096 715732 0 0 16 0 715732} 0xc00006e3c0 0xc00006e3c0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.rodata SHT_PROGBITS SHF_ALLOC 4915200 720896 389824 0 0 32 0 389824} 0xc00006e3f0 0xc00006e3f0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.shstrtab SHT_STRTAB 0x0 0 1110720 417 0 0 1 0 417} 0xc00006e420 0xc00006e420 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.typelink SHT_PROGBITS SHF_ALLOC 5305472 1111168 3784 0 0 32 0 3784} 0xc00006e450 0xc00006e450 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.itablink SHT_PROGBITS SHF_ALLOC 5309256 1114952 248 0 0 8 0 248} 0xc00006e480 0xc00006e480 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.gosymtab SHT_PROGBITS SHF_ALLOC 5309504 1115200 0 0 0 1 0 0} 0xc00006e4b0 0xc00006e4b0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.gopclntab SHT_PROGBITS SHF_ALLOC 5309504 1115200 527028 0 0 32 0 527028} 0xc00006e4e0 0xc00006e4e0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.go.buildinfo SHT_PROGBITS SHF_WRITE+SHF_ALLOC 5836800 1642496 32 0 0 16 0 32} 0xc00006e510 0xc00006e510 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.noptrdata SHT_PROGBITS SHF_WRITE+SHF_ALLOC 5836832 1642528 55000 0 0 32 0 55000} 0xc00006e540 0xc00006e540 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.data SHT_PROGBITS SHF_WRITE+SHF_ALLOC 5891840 1697536 36464 0 0 32 0 36464} 0xc00006e570 0xc00006e570 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.bss SHT_NOBITS SHF_WRITE+SHF_ALLOC 5928320 1734016 115376 0 0 32 0 115376} 0xc00006e5a0 0xc00006e5a0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.noptrbss SHT_NOBITS SHF_WRITE+SHF_ALLOC 6043712 1849408 10152 0 0 32 0 10152} 0xc00006e5d0 0xc00006e5d0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_abbrev SHT_PROGBITS 0x0 6053888 1736704 281 0 0 8 0 281} 0xc00006e600 0xc00006e600 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_line SHT_PROGBITS 0x0 6054169 1736985 107844 0 0 8 0 107844} 0xc00006e630 0xc00006e630 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_frame SHT_PROGBITS 0x0 6162013 1844829 29529 0 0 8 0 29529} 0xc0000b6000 0xc0000b6000 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_pubnames SHT_PROGBITS 0x0 6191542 1874358 5947 0 0 8 0 5947} 0xc0000b6030 0xc0000b6030 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_pubtypes SHT_PROGBITS 0x0 6197489 1880305 15217 0 0 8 0 15217} 0xc00006e660 0xc00006e660 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.debug_gdb_scripts SHT_PROGBITS 0x0 6212706 1895522 42 0 0 1 0 42} 0xc0000b6060 0xc0000b6060 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_info SHT_PROGBITS 0x0 6212748 1895564 234437 0 0 8 0 234437} 0xc0000b6090 0xc0000b6090 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_loc SHT_PROGBITS 0x0 6447185 2130001 108898 0 0 8 0 108898} 0xc00006e690 0xc00006e690 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.zdebug_ranges SHT_PROGBITS 0x0 6556083 2238899 38294 0 0 8 0 38294} 0xc0000b60c0 0xc0000b60c0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.note.go.buildid SHT_NOTE SHF_ALLOC 4198300 3996 100 0 0 4 0 100} 0xc0000b60f0 0xc0000b60f0 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.symtab SHT_SYMTAB 0x0 0 2277376 75168 24 118 8 24 75168} 0xc0000b6120 0xc0000b6120 0 0}
2020/02/18 20:54:16 &{{.strtab SHT_STRTAB 0x0 0 2352544 80179 0 0 1 0 80179} 0xc00006e6c0 0xc00006e6c0 0 0}可以使用Linux工具查看ELF文件，例如
size --format=sysv main或者readelf -l main如上所示，可執行文件只是具有某種預定義格式的文件。通常，可執行格式擁有許多段（segements），這些段是在運行程序之前映射的數據存儲塊。通常認爲，程序具有如下格式
text段包含程序的指令，文字和靜態常量
data段數據段通常是指用來存放程序中已初始化且不爲0的全局變量的一塊內存區域，它可以由exec預分配和預加載，並且進程可以擴展或收縮它
stack段包含一個程序棧。它隨着棧的增長而增長，但是不會隨着棧的收縮而收縮
heap區通常從.bss和.data段的末尾開始，並從那裏開始增長到更大的地址
總結
在本文中，我們簡單的介紹了內存、虛擬內存、程序的一些基本概述
在下文中，我們將介紹內存分配以及go語言中的內存分配