OnTheSSH使用技巧（四）直接观看进程内存

堆（heap）和栈（stack）是进程中的两片内存区域，这是学习编程过程中，特别是C语言这种直接操作内存的程序员必须要掌握的知识。如果能直观的看到进程运行时堆内存和栈内存的变化，相信对内存知识的掌握和程序的调试都能带来帮助。
OnTheSSH是一款SSH工具，提供了图形化的进程内存的监控功能，今天我们就使用它来分析栈和堆内存。
1、先分析栈内存
在linux中，栈内存大小一般限制在8M，可以用 ulimit -a 命令查看系统对栈内存的限制：

 编写一段C程序来测试栈内存的申请：

// test1.c
#include <stdio.h>

main()
{
  // 4M栈内存
  char cache[1024 * 1024 * 4];

  printf("%X", &cache);

  //这里scanf()用来阻止程序退出
  int a = 0;
  scanf("%d", &a);
}

cache变量是char类型数组，长度定义为4M（1024 * 1024 * 4），然后编译、运行：

程序打印出cache变量的地址： FFA15EA0，先记录在这里，一会儿和进程内存栈地址进行比较。

打开 OnTheSSH 软件的进程监控功能，在进程列表中找到a.out进程，然后点击顶部的“进程内存”按钮：

 在进程内存窗口中（下图），显示了a.out进程（进程id 18622）的内存实时状态，上半部分是内存页角度的状态，下半部分是进程在内存中的布局和映射。

 内存映射图中显示，a.out进程的栈内存段大小是4M，和cache变量大小相符，地址范围7fffffa15000-7fffffe17000，程序打印的cache地址是FFA15EA0，去除地址前缀，cache地址正好落在栈地址范围内：

2、接下来分析堆内存
C语言中堆内存要用malloc来申请，在64位系统中几乎可以申请到你想得到的任意内存大小（上限极大），比如下面的代码：

//test2.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>

main()
{
  int len = 1024 * 1024 * 1024;
  //申请1G堆内存
  int *p = (int*)malloc(len);

  printf("%X", p);

  int a = 0;
  scanf("%d", &a);
}

通过malloc申请了1G内存，然后编译、运行：

再次查看OnTheSSH的内存映射：

 比对内存地址，malloc申请到的内存地址正落在这段范围：

 内存映射也“真实”反应申请到了1G内存，但情况确实如此吗，不尽然！我们用 OnTheSSH 的系统监控功能查看一下内存在系统层面的使用情况：

可以看到系统层面只使用了0.51G内存，肯定没有计算a.out进程的内存啊！怎么回事？
其实这里就碰到了Linux中的copy on write机制：进程中申请的内存在没有写入时，它只是声明存在，系统并不分配物理内存，直到这片内存被写入时才真正分配。
继续测试，修改代码，对malloc申请的堆内存进行写入操作：

//test3.c
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <string.h>

main()
{
  int len = 1024 * 1024 * 1024;
  //申请1G堆内存
  int *p = (int*)malloc(len);
  //写内存
  memset(p, 0, len);

  int a = 0;
  scanf("%d", &a);
}

编译运行，再看系统内存监控，可以看到这时内存才真的被使用：