bss,data,text,rodata,堆,栈,常量段

来源:互联网 发布:中国的外国明星知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 10:29

bss段:

BSS段(bsssegment)通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

它有什么特点呢,让我们来看看一个小程序的表现。
int bss_array[1024 * 1024] = {0};
int main(int argc, char* argv[])
{
    return 0;
}
[root@localhost bss]# gcc -g bss.c -o bss.exe
[root@localhost bss]# ll
total 12
-rw-r--r-- 1 root root   84 Jun 22 14:32 bss.c
-rwxr-xr-x 1 root root 5683 Jun 22 14:32 bss.exe
变量bss_array的大小为4M,而可执行文件的大小只有5K。 由此可见,bss类型的全局变量只占运行时的内存空间,而不占文件空间

另外,大多数操作系统,在加载程序时,会把所有的bss全局变量全部清零,无需要你手工去清零。但为保证程序的可移植性,手工把这些变量初始化为0也是一个好习惯。

data段:

数据段(datasegment)通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。

如果数据全是零,为了优化考虑,编译器把它当作bss处理。通俗的说,data指那些初始化过(非零)的非const的全局变量。它有什么特点呢,我们还是来看看一个小程序的表现。
int data_array[1024 * 1024] = {1};
int main(int argc, char* argv[])
{
    return 0;
}
[root@localhost data]# gcc -g data.c -o data.exe
[root@localhost data]# ll
total 4112
-rw-r--r-- 1 root root      85 Jun 22 14:35 data.c
-rwxr-xr-x 1 root root 4200025 Jun 22 14:35 data.exe
仅仅是把初始化的值改为非零了,文件就变为4M多。由此可见,data类型的全局变量是即占文件空间,又占用运行时内存空间的。

text段:

代码段(codesegment/textsegment)通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。这部分区域的大小在程序运行前就已经确定,并且内存区域通常属于只读,某些架构也允许代码段为可写,即允许修改程序。在代码段中,也有可能包含一些只读的常数变量,例如字符串常量等。

rodata段:

存放C中的字符串和#define定义的常量

关于rodata类型的数据,要注意以下几点:
l         常量不一定就放在rodata里,有的立即数直接编码在指令里,存放在代码段(.text)中。
l         对于字符串常量,编译器会自动去掉重复的字符串,保证一个字符串在一个可执行文件(EXE/SO)中只存在一份拷贝。
l         rodata是在多个进程间是共享的,这可以提高空间利用率。
l         在有的嵌入式系统中,rodata放在ROM(如norflash)里,运行时直接读取ROM内存,无需要加载到RAM内存中。
l         在嵌入式linux系统中,通过一种叫作XIP(就地执行)的技术,也可以直接读取,而无需要加载到RAM内存中。
       由此可见,把在运行过程中不会改变的数据设为rodata类型的,是有很多好处的:在多个进程间共享,可以大大提高空间利用率,甚至不占用RAM空间。同时由于rodata在只读的内存页面(page)中,是受保护的,任何试图对它的修改都会被及时发现,这可以帮助提高程序的稳定性。

heap堆:

堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张);当利用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)

stack栈:

是用户存放程序临时创建的局部变量,也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量(但不包括static声明的变量,static意味着在数据段中存放变量)。除此以外,在函数被调用时,其参数也会被压入发起调用的进程栈中,并且待到调用结束后,函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的先进先出特点,所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲,我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

常量段:

常量段一般包含编译器产生的数据(与只读段包含用户定义的只读数据不同)。比如说由一个语句a=2+3编译器把2+3编译期就算出5,存成常量5在常量段中

变量与关键字
       static关键字用途太多,以致于让新手模糊。不过,总结起来就有两种作用,改变生命期限制作用域。如:
l         修饰inline函数:限制作用域
l         修饰普通函数:限制作用域
l         修饰局部变量:改变生命期
l         修饰全局变量:限制作用域
const 关键字倒是比较明了,用const修饰的变量放在rodata里,字符串默认就是常量。对const,注意以下几点就行了。
l         指针常量:指向的数据是常量。如 const char* p = “abc”; p指向的内容是常量 ,但p本身不是常量,你可以让p再指向”123”。
l         常量指针:指针本身是常量。如:char* const p = “abc”; p本身就是常量,你不能让p再指向”123”。
l         指针常量 + 常量指针:指针和指针指向的数据都是常量。const char* const p =”abc”; 两者都是常量,不能再修改。
violatile关键字通常用来修饰多线程共享的全局变量和IO内存。告诉编译器,不要把此类变量优化到寄存器中,每次都要老老实实的从内存中读取,因为它们随时都可能变化。这个关键字可能比较生僻,但千万不要忘了它,否则一个错误让你调试好几天也得不到一点线索。

一般情况下,一个程序本质上都是由 bss段、data段、text段三个组成的——本概念是当前的计算机程序设计中是很重要的一个基本概念。而且在嵌入式系统的设计中也非常重要,牵涉到嵌入式系统运行时的内存大小分配,存储单元占用空间大小的问题。

在采用段式内存管理的架构中(比如intel的80x86系统),bss段(Block Started by Symbol segment)通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域,一般在初始化时bss 段部分将会清零(bss段属于静态内存分配,即程序一开始就将其清零了)。

比如,在C语言程序编译完成之后,已初始化的全局变量保存在.data 段中,未初始化的全局变量保存在.bss 段中。

l text和data段都在可执行文件中(在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中),由系统从可执行文件中加载;

l 而bss段不在可执行文件中,由系统初始化。

编译两个小程序如下:

程序1:

 int ar[30000];

 void main()
    {

    ......

}

程序2:

 int ar[300000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6 };
    void main()
    {

 ......

 }

发现程序2编译之后所得的.exe文件比程序1的要大得多。 为什么?

区别很明显,一个位于.bss段,而另一个位于.data段,两者的区别在于:

l 全局的未初始化变量存在于.bss段中,具体体现为一个占位符;全局的已初始化变量存于.data段中;

l 而函数内的自动变量都在栈上分配空间。

l .bss是不占用.exe文件空间的,其内容由操作系统初始化(清零);

l 而.data却需要占用,其内容由程序初始化,因此造成了上述情况。

注意:

l bss段(未手动初始化的数据)并不给该段的数据分配空间,只是记录数据所需空间的大小。

l data(已手动初始化的数据)段则为数据分配空间,数据保存在目标文件中。

l DATA段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。

l BSS段的大小从可执行文件中得到,然后链接器得到这个大小的内存块,紧跟在数据段后面。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。包含DATA和BSS段的整个区段此时通常称为数据区。


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