为什么每次局部变量的地址都不一样？

Question

我已经询问了 Google，并对 StackOverflow 进行了一些研究。我的问题是，当我在 C++ 程序中输入 main() 函数并声明第一个变量时，为什么这个变量的地址会因不同的执行而不同？请参阅下面的示例程序：

#include <iostream>

int main() {
    int *a = new int;
    int *b = new int;

    std::cout << "address: " << a << " " << b << std::endl;
    std::cout << "address of locals: " << &a << " " << &b << std::endl;
    return 0;
}

执行 1 的结果：

address: 0xa32010 0xa32030
address of locals: 0x7fff10de2cf0 0x7fff10de2cf8

执行 2 的结果：

address: 0x1668010 0x1668030
address of locals: 0x7ffc252ccd90 0x7ffc252ccd98

执行 3 的结果：

address: 0x10e0010 0x10e0030
address of locals: 0x7ffd3d2cf7f0 0x7ffd3d2cf7f8

如您所见，我在不同的执行过程中得到不同的结果。输出的第一行对应于分配内存的地址，这应该发生在堆中——如果它们每次都分配不同的地址，这对我来说有点道理。然而，即使我打印了局部变量的地址——对应于第二行——结果仍然不同。

乍一看，我以为是因为程序正在打印物理内存地址，但这篇 Virtual Memory or Physical Memory 的帖子反驳了我最初的想法。鉴于程序的执行是“相同的”，没有线程、没有用户输入等，是否有任何理由仍然存在具有不同地址的内存分配？

测试环境：

• Linux 14.04
• Mac OS X 10.10

Answer 1

在堆上分配时（使用new 运算符或malloc() 和朋友），您的程序必须要求操作系统分配您的堆内存。很多幕后的事情发生在操作系统内存管理器中（其中的实现细节大多超出我的工资等级：垃圾收集、回收内存的整合等），这是一件好事 不必考虑。

局部变量在栈上分配。传统上，堆栈分配是可重复的，但近年来这种情况发生了变化。 Address space layout randomization (ASR) 是 OS 内存管理中一项相对较新的创新，它故意使堆栈分配（例如您观察到的那些）中的内​​存地址在运行时尽可能不确定。这是一个安全功能：这可以防止不良行为者利用堆缓冲区溢出，因为如果 ASLR 实现足够熵，谁知道溢出缓冲区的末尾会发生什么？

您为此和其他内存管理功能付出的代价是控制权。在现代（非嵌入式）平台上投注分配地址就像玩强力球：可能是一种有趣的分心，但不是未来可行的计划。如果您的代码在 AVR-ISA 平台或类似平台上运行，则可能与 Blackjack 的几率更接近，以至于有人可能会被诱骗获胜（可以这么说）。

就我个人而言，无论怎样，我都不是赌徒——正如我经常说的，绅士们更喜欢堆栈分配。但这基本上就是您获得这些结果的原因。

感谢@T.C.链接和@SergeyA 的建议。