La variable global parece no ocupar ningún espacio de memoria

Question

Quiero entender exactamente dónde se almacenan las variables globales en mi programa. En la pila? En el montón? ¿En algún otro lugar?

Así que para que escribí este pequeño código:

int global_vector[1000000]; 
int main() { 
    global_vector[0] = 1; // just to avoid a compilation warning 
    while(true); // to give me time to check the amount of RAM used by my program 
    return 0; 
} 

No importa lo grande que ponga global_vector, el programa sólo utiliza un muy pequeña cantidad de memoria RAM. No entiendo el motivo de esto. ¿Podría alguien explicar por favor?

Answer 1

Esto depende completamente de la implementación, pero generalmente las variables globales se almacenan en un segmento de memoria especial que está separado de la pila y el montón. Esta memoria podría asignarse como un búfer de tamaño fijo dentro del ejecutable, o en un segmento que el sistema operativo le asigna al inicio.

La razón por la que no está viendo el aumento en el uso de la memoria probablemente tiene que ver con la forma en que el sistema operativo maneja la memoria virtual. Como una optimización, el sistema operativo en realidad no dará ninguna memoria al programa para ese conjunto gigante a menos que realmente lo use. Intente cambiar su programa a for-loop sobre todo el contenido de la matriz y vea si eso hace que el uso de RAM aumente. (También es posible que el optimizador en su compilador elimine la matriz gigante, ya que está casi sin usar. Poner un ciclo para leer/escribir todos los valores también puede forzar al compilador a mantenerlo).

Espero que esto ayude!

Answer 2

El optimizador probablemente esté eliminando la matriz por completo ya que nunca la usa.

Answer 3

Las variables globales que no tienen inicializadores explícitos, como el tuyo en este caso, se inicializan a 0 de manera predeterminada. Se colocan en un área de memoria llamada .bss segment, y no se almacenan datos adicionales en el archivo de objeto/archivo ejecutable que indica el valor inicial de los datos (a diferencia de los datos inicializados explícitamente, que tienen que tener su valor inicial almacenado en algún lugar).

Cuando el sistema operativo carga el programa, lee las descripciones de todos los segmentos y asigna memoria para eso. Como sabe que el segmento .bss se inicializa a todos los 0, puede hacer un truco furtivo para evitar tener que asignar realmente toneladas de memoria y luego inicializarlo a todos los 0: asigna espacio de direcciones para el segmento en la página del proceso tabla, pero todas las páginas apuntan a la misma página, llena de 0.

Esa única página cero también está configurada como de solo lectura. Luego, si y cuando el proceso escribe en algunos datos en el segmento .bss, se produce un error de página. El sistema operativo intercepta el error de página, se da cuenta de lo que está sucediendo y, a continuación, asigna memoria única para esa página de datos. A continuación, reinicia las instrucciones, y el código continúa de manera feliz, como si la memoria se hubiera asignado todo el tiempo.

Por lo tanto, el resultado final es que si tiene una matriz o variable global inicializada cero, cada fragmento de tamaño de página (normalmente 4 KB) que nunca se escribe nunca tendrá realmente memoria asignada para él.

Nota: Estoy siendo un poco confuso aquí con la palabra "asignado". Si profundizas en este tipo de cosas, es probable que encuentres palabras como "reservado" y "comprometido". Consulte this question y this page para obtener más información sobre esos términos en el contexto de Windows.