嵌入式_堆棧、BSS段、代碼段、數據段/RO、RW、ZI

提示：這里只針對ARM嵌入式系統所說，PC端和其他系統不議

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文章目錄

• 嵌入式_堆棧、BSS段、代碼段、數據段/RO、RW、ZI
• 前言
• 一、代碼態
• 二、存儲態
• 三、運行態
• 四、運行過程
• 總結

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前言

剛好做單片機的相關項目，學習到基礎內容，主要寫個博客幫助自己總結和梳理知識，根據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

代碼態就是使用keil-MDK編譯出來的準備燒錄的二進制文件，現在只是文件，既沒有燒錄更沒有運行。
例如使用keil編譯的工程，打開.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）：一般是程序執行代碼部分，編譯器生成的機器指令（指令又包含操作碼和操作數，此處不細說）。
RO_data（read only）: 程序中用到的除了內聯數據的只讀數據，全局變量，典型為const修飾的全局變量，（注：要區別于下述的：RO）
RW_data（ReadWrite）:可讀寫數據部分，初始化不為0的全局變量和static修飾的靜態變量（包含全局變量和局部變量），這些數據運行時候長駐RAM區執行讀寫操作。
ZI_data（zero）:未初始化或初始化為0的全局變量和靜態變量（包含全局變量和局部變量），與RW_data的區別是初始化賦的值，運行是和RW_data一樣。

實驗：可以使用keil手動編寫一個C語言程序，初始化和不初始化或初始化為0的全局變量，靜態變量和只讀變量然后查看map文件信息。該實驗參見我的另一篇博客:https://blog.csdn.net/Yin_w/article/details/129541728

二、存儲態

存儲狀態就是燒錄到機器而沒有運行的二進制文件，可以是Flash或ROM。
RO：Total RO Size (Code + RO Data)，只讀數據，存儲在ROM或Flash中，運行時被加載到RAM區
RW：Total RW Size (RW Data + ZI Data)，讀寫數據
ROM：Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)，燒錄/下載程序到Falsh或者ROM時，所占的最小空間

剩下的ZI_data不被包含到ROM中，是因為初始化值是零，只需要在RAM中執行時將ZI_data所在區域擦除即可

三、運行態

程序運行時候涉及的概念比較多，如圖是在RAM中運行時的數據與存儲位置的狀態（根據框架不同，有些數據也在ROM中運行，此處不細說），運行時將ROM中的代碼數據和只讀數據分別加載到RAM的text代碼段和data段中。
保留區：一般是出廠信息或者編碼信息
text代碼段：指令將RO中的程序代碼加載到此處，
靜態存儲區：靜態存儲區分為.bss段和.data段；RO中的RO_data只讀數據和RW中的RW_data數據會被加載到此處的.data段，而游離的ZI_data數據此時被加載到.bss區。
Heap堆區：用于存放進程運行中被動態分配的內存段，其大小不固定，可動態擴張或縮減。當進程調用malloc堆區域被擴張，調用free堆區被縮減。
Stack棧區：用戶存放程序臨時創建的局部變量。函數被調用時，其參數也會被壓入發起調用的進程棧中，并且待到調用結束后，函數的返回值也會被存放回棧中。由于棧的后進先出特點，所以棧特別方便用來保存/恢復調用現場
內核區：內核運行的區域，此處不細說

注意：我們一般說的堆棧是指的棧區：堆是堆，棧是棧，堆棧是棧
二者的區別總結為：
A.分配方式不同:棧由操作系統自動分配釋放；堆的申請和釋放工作由程序員手動控制；
B.生長方向不同:堆內存地址由低到高（向上）；棧的內存地址由高到低（向下);
C.存放內容不同:棧動態存放函數返回地址、參數、局部變量和寄存器值等。堆頂一字節存放堆的大小，堆中具體內容由程序員填充。
D.存在狀態不同:程序運行時候，棧區隨程序運行狀態而動態變化，堆區則是靜態的，申請則有，改寫則變，釋放則無

四、運行過程

由運行態和存儲態可以知道，燒錄到ROM中的二進制文件和運行的程序并不一致，這就需要知道程序運行過程是怎樣的。
1.首先從存儲態將RW從ROM中搬到RAM中，因為RW是變量，變量不能存在ROM中。
2.將ZI所在的RAM區域全部清零，因為ZI區域并不在Image中，所以需要程序根據編譯器給出的ZI地址及大小來將相應得RAM區域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中
在程序運行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運行不含變量的代碼。
根據以上概念、各個階段程序數據和存儲位置的映射關系，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，表示可能發生在ROM，也可能發生在RAM，根據架構不同而不同

總結

如有錯誤，歡迎指正，原創不易，轉載留名！

總結

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的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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