关于text段、data段和bss段
根據(jù)APUE,程序分為下面的段:.text, data (initialized), bss, stack, heap。
data/bss/text:
text段在內(nèi)存中被映射為只讀,但.data和.bss是可寫(xiě)的。
bss是英文Block Started by Symbol的簡(jiǎn)稱(chēng),通常是指用來(lái)存放程序中未初始化的全局變量的一塊內(nèi)存區(qū)域,在程序載入時(shí)由內(nèi)核清0。BSS段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配。它的初始值也是由用戶(hù)自己定義的連接定位文件所確定,用戶(hù)應(yīng)該將它定義在可讀寫(xiě)的RAM區(qū)內(nèi),源程序中使用malloc分配的內(nèi)存就是這一塊,它不是根據(jù)data大小確定,主要由程序中同時(shí)分配內(nèi)存最大值所確定,不過(guò)如果超出了范圍,也就是分配失敗,可以等空間釋放之后再分配。
text段是程序代碼段,在AT91庫(kù)中是表示程序段的大小,它是由編譯器在編譯連接時(shí)自動(dòng)計(jì)算的,當(dāng)你在鏈接定位文件中將該符號(hào)放置在代碼段后,那么該符號(hào)表示的值就是代碼段大小,編譯連接時(shí),該符號(hào)所代表的值會(huì)自動(dòng)代入到源程序中。
data包含靜態(tài)初始化的數(shù)據(jù),所以有初值的全局變量和static變量在data區(qū)。段的起始位置也是由連接定位文件所確定,大小在編譯連接時(shí)自動(dòng)分配,它和你的程序大小沒(méi)有關(guān)系,但和程序使用到的全局變量,常量數(shù)量相關(guān)。
stack/heap:
棧(stack)保存函數(shù)的局部變量和參數(shù)。是一種“后進(jìn)先出”(Last In First Out,LIFO)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這意味著最后放到棧上的數(shù)據(jù),將會(huì)是第一個(gè)從棧上移走的數(shù)據(jù)。對(duì)于哪些暫時(shí)存貯的信息,和不需要長(zhǎng)時(shí)間保存的信息來(lái)說(shuō),LIFO這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常理想。在調(diào)用函數(shù)或過(guò)程后,系統(tǒng)通常會(huì)清除棧上保存的局部變量、函數(shù)調(diào)用信息及其它的信息。棧另外一個(gè)重要的特征是,它的地址空間“向下減少”,即當(dāng)棧上保存的數(shù)據(jù)越多,棧的地址就越低。棧(stack)的頂部在可讀寫(xiě)的RAM區(qū)的最后。
堆(heap)保存函數(shù)內(nèi)部動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存,是另外一種用來(lái)保存程序信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),更準(zhǔn)確的說(shuō)是保存程序的動(dòng)態(tài)變量。堆是“先進(jìn)先出”(First In first Out,FIFO)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它只允許在堆的一端插入數(shù)據(jù),在另一端移走數(shù)據(jù)。堆的地址空間“向上增加”,即當(dāng)堆上保存的數(shù)據(jù)越多,堆的地址就越高。
一個(gè)程序的3個(gè)基本段:text段,data段,bss段。
text段在內(nèi)存中被映射為只讀,但.data和.bss是可寫(xiě)的。
text段:就是放程序代碼的,編譯時(shí)確定,只讀;
data段:存放在編譯階段(而非運(yùn)行時(shí))就能確定的數(shù)據(jù),可讀可寫(xiě)。也就是通常所說(shuō)的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū),賦了初值的全局變量和賦初值的靜態(tài)變量存放在這個(gè)區(qū)域,常量也存放在這個(gè)區(qū)域;
bss段:定義而沒(méi)有賦初值的全局變量和靜態(tài)變量,放在這個(gè)區(qū)域;
一、程序的內(nèi)存分配
一個(gè)由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分
1、棧區(qū)(stack)— 由編譯器自動(dòng)分配釋放 ,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類(lèi)似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
2、堆區(qū)(heap) — 一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事,分配方式倒是類(lèi)似于鏈表,呵呵。
3、全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static)—,全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域(.data段),未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域(.bss段)。 - 程序結(jié)束后有系統(tǒng)釋放。
注:在采用段式內(nèi)存管理的架構(gòu)中(比如intel的80x86系統(tǒng)),.bss段(Block Started by Symbol segment)通常是指用來(lái)存放程序中未初始化的全局變量的一塊內(nèi)存區(qū)域,一般在初始化時(shí)bss段部分將會(huì)清零。bss段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配,即程序一開(kāi)始就將其清零了。在C語(yǔ)言之類(lèi)的程序編譯完成之后,已初始化的全局變量保存在.data 段中。
4、文字常量區(qū)—常量字符串就是放在這里的。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放
5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。
二、例子程序
//main.c
int a = 0; 全局初始化區(qū)
char *p1; 全局未初始化區(qū)
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區(qū),p3在棧上。
static int c =0; 全局(靜態(tài))初始化區(qū)
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);//分配得來(lái)得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區(qū),編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。
}
?
二、堆和棧的理論知識(shí)2.1申請(qǐng)方式
stack:
由系統(tǒng)自動(dòng)分配。 例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量 int b; 系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空間
heap:
需要程序員自己申請(qǐng),并指明大小,在c中malloc函數(shù)
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運(yùn)算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2申請(qǐng)后系統(tǒng)的響應(yīng)
棧:只要棧的剩余空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。
堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,當(dāng)系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí),會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑結(jié)點(diǎn)鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語(yǔ)句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,由于找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
2.3申請(qǐng)大小的限制
棧:在Windows下,棧是向低地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意思是棧頂?shù)牡刂泛蜅5淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說(shuō)是1M,總之是一個(gè)編譯時(shí)就確定的常數(shù)),如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí),將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。
堆:堆是向高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來(lái)存儲(chǔ)的空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見(jiàn),堆獲得的空間比較靈活,也比較大。
2.4申請(qǐng)效率的比較:
棧:由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度較快。但程序員是無(wú)法控制的。
堆:是由new分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過(guò)用起來(lái)最方便.
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進(jìn)程的地址空間中保留一快內(nèi)存,雖然用起來(lái)最不方便。但是速度快,也最靈活
2.5堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容
棧:在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的是主函數(shù)中后的下一條指令(函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的下一條可執(zhí)行語(yǔ)句)的地址,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù),在大多數(shù)的C編譯器中,參數(shù)是由右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。
當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開(kāi)始存的地址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。
堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容有程序員安排。
2.6存取效率的比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運(yùn)行時(shí)刻賦值的;
而bbbbbbbbbbb是在編譯時(shí)就確定的;
但是,在以后的存取中,在棧上的數(shù)組比指針?biāo)赶虻淖址?例如堆)快。
比如:
#include <stdio.h>
void main()
{
char a = 1; char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
?
對(duì)應(yīng)的匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時(shí)直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據(jù)edx讀取字符,顯然慢了。
小結(jié):
堆和棧的區(qū)別可以用如下的比喻來(lái)看出:
使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯,只管點(diǎn)菜(發(fā)出申請(qǐng))、付錢(qián)、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的关于text段、data段和bss段的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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