嵌入式_堆棧、BSS段、代碼段、數(shù)據(jù)段/RO、RW、ZI

提示：這里只針對(duì)ARM嵌入式系統(tǒng)所說(shuō)，PC端和其他系統(tǒng)不議

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文章目錄

• 嵌入式_堆棧、BSS段、代碼段、數(shù)據(jù)段/RO、RW、ZI
• 前言
• 一、代碼態(tài)
• 二、存儲(chǔ)態(tài)
• 三、運(yùn)行態(tài)
• 四、運(yùn)行過(guò)程
• 總結(jié)

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前言

剛好做單片機(jī)的相關(guān)項(xiàng)目，學(xué)習(xí)到基礎(chǔ)內(nèi)容，主要寫(xiě)個(gè)博客幫助自己總結(jié)和梳理知識(shí)，根據(jù)自己的理解和邏輯重新梳理順序的，歡迎指正。

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一、代碼態(tài)

代碼態(tài)就是使用keil-MDK編譯出來(lái)的準(zhǔn)備燒錄的二進(jìn)制文件，現(xiàn)在只是文件，既沒(méi)有燒錄更沒(méi)有運(yùn)行。
例如使用keil編譯的工程，打開(kāi).map文件最底下顯示如圖：

==============================================================================Total RO Size (Code + RO Data) 10824 ( 10.57kB)Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2960 ( 2.89kB)Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 11100 ( 10.84kB)==============================================================================

Code（代碼部分）：一般是程序執(zhí)行代碼部分，編譯器生成的機(jī)器指令（指令又包含操作碼和操作數(shù)，此處不細(xì)說(shuō)）。
RO_data（read only）: 程序中用到的除了內(nèi)聯(lián)數(shù)據(jù)的只讀數(shù)據(jù)，全局變量，典型為const修飾的全局變量，（注：要區(qū)別于下述的：RO）
RW_data（ReadWrite）:可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)部分，初始化不為0的全局變量和static修飾的靜態(tài)變量（包含全局變量和局部變量），這些數(shù)據(jù)運(yùn)行時(shí)候長(zhǎng)駐RAM區(qū)執(zhí)行讀寫(xiě)操作。
ZI_data（zero）:未初始化或初始化為0的全局變量和靜態(tài)變量（包含全局變量和局部變量），與RW_data的區(qū)別是初始化賦的值，運(yùn)行是和RW_data一樣。

實(shí)驗(yàn)：可以使用keil手動(dòng)編寫(xiě)一個(gè)C語(yǔ)言程序，初始化和不初始化或初始化為0的全局變量，靜態(tài)變量和只讀變量然后查看map文件信息。該實(shí)驗(yàn)參見(jiàn)我的另一篇博客:https://blog.csdn.net/Yin_w/article/details/129541728

二、存儲(chǔ)態(tài)

存儲(chǔ)狀態(tài)就是燒錄到機(jī)器而沒(méi)有運(yùn)行的二進(jìn)制文件，可以是Flash或ROM。
RO：Total RO Size (Code + RO Data)，只讀數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在ROM或Flash中，運(yùn)行時(shí)被加載到RAM區(qū)
RW：Total RW Size (RW Data + ZI Data)，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)
ROM：Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)，燒錄/下載程序到Falsh或者ROM時(shí)，所占的最小空間

剩下的ZI_data不被包含到ROM中，是因?yàn)槌跏蓟凳橇?#xff0c;只需要在RAM中執(zhí)行時(shí)將ZI_data所在區(qū)域擦除即可

三、運(yùn)行態(tài)

程序運(yùn)行時(shí)候涉及的概念比較多，如圖是在RAM中運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)位置的狀態(tài)（根據(jù)框架不同，有些數(shù)據(jù)也在ROM中運(yùn)行，此處不細(xì)說(shuō)），運(yùn)行時(shí)將ROM中的代碼數(shù)據(jù)和只讀數(shù)據(jù)分別加載到RAM的text代碼段和data段中。
保留區(qū)：一般是出廠(chǎng)信息或者編碼信息
text代碼段：指令將RO中的程序代碼加載到此處，
靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)：靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)分為.bss段和.data段；RO中的RO_data只讀數(shù)據(jù)和RW中的RW_data數(shù)據(jù)會(huì)被加載到此處的.data段，而游離的ZI_data數(shù)據(jù)此時(shí)被加載到.bss區(qū)。
Heap堆區(qū)：用于存放進(jìn)程運(yùn)行中被動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存段，其大小不固定，可動(dòng)態(tài)擴(kuò)張或縮減。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc堆區(qū)域被擴(kuò)張，調(diào)用free堆區(qū)被縮減。
Stack棧區(qū)：用戶(hù)存放程序臨時(shí)創(chuàng)建的局部變量。函數(shù)被調(diào)用時(shí)，其參數(shù)也會(huì)被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中，并且待到調(diào)用結(jié)束后，函數(shù)的返回值也會(huì)被存放回棧中。由于棧的后進(jìn)先出特點(diǎn)，所以棧特別方便用來(lái)保存/恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)
內(nèi)核區(qū)：內(nèi)核運(yùn)行的區(qū)域，此處不細(xì)說(shuō)

注意：我們一般說(shuō)的堆棧是指的棧區(qū)：堆是堆，棧是棧，堆棧是棧
二者的區(qū)別總結(jié)為：
A.分配方式不同:棧由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配釋放；堆的申請(qǐng)和釋放工作由程序員手動(dòng)控制；
B.生長(zhǎng)方向不同:堆內(nèi)存地址由低到高（向上）；棧的內(nèi)存地址由高到低（向下);
C.存放內(nèi)容不同:棧動(dòng)態(tài)存放函數(shù)返回地址、參數(shù)、局部變量和寄存器值等。堆頂一字節(jié)存放堆的大小，堆中具體內(nèi)容由程序員填充。
D.存在狀態(tài)不同:程序運(yùn)行時(shí)候，棧區(qū)隨程序運(yùn)行狀態(tài)而動(dòng)態(tài)變化，堆區(qū)則是靜態(tài)的，申請(qǐng)則有，改寫(xiě)則變，釋放則無(wú)

四、運(yùn)行過(guò)程

由運(yùn)行態(tài)和存儲(chǔ)態(tài)可以知道，燒錄到ROM中的二進(jìn)制文件和運(yùn)行的程序并不一致，這就需要知道程序運(yùn)行過(guò)程是怎樣的。
1.首先從存儲(chǔ)態(tài)將RW從ROM中搬到RAM中，因?yàn)镽W是變量，變量不能存在ROM中。
2.將ZI所在的RAM區(qū)域全部清零，因?yàn)閆I區(qū)域并不在Image中，所以需要程序根據(jù)編譯器給出的ZI地址及大小來(lái)將相應(yīng)得RAM區(qū)域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中
在程序運(yùn)行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項(xiàng)工作后C程序才能正常訪(fǎng)問(wèn)變量。否則只能運(yùn)行不含變量的代碼。
根據(jù)以上概念、各個(gè)階段程序數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)位置的映射關(guān)系，合成理解圖如圖所示：
淺黃色部分的code和RO_data文字顏色為灰色，表示可能發(fā)生在ROM，也可能發(fā)生在RAM，根據(jù)架構(gòu)不同而不同

總結(jié)

如有錯(cuò)誤，歡迎指正，原創(chuàng)不易，轉(zhuǎn)載留名！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的堆栈、BSS段、代码段、数据段/RO、RW、ZI的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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