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关于text段、data段和bss段

發布時間:2023/11/27 生活经验 51 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 关于text段、data段和bss段 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

根據APUE,程序分為下面的段:.text, data (initialized), bss, stack, heap。
data/bss/text:

text段在內存中被映射為只讀,但.data和.bss是可寫的。
bss是英文Block Started by Symbol的簡稱,通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域,在程序載入時由內核清0。BSS段屬于靜態內存分配。它的初始值也是由用戶自己定義的連接定位文件所確定,用戶應該將它定義在可讀寫的RAM區內,源程序中使用malloc分配的內存就是這一塊,它不是根據data大小確定,主要由程序中同時分配內存最大值所確定,不過如果超出了范圍,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庫中是表示程序段的大小,它是由編譯器在編譯連接時自動計算的,當你在鏈接定位文件中將該符號放置在代碼段后,那么該符號表示的值就是代碼段大小,編譯連接時,該符號所代表的值會自動代入到源程序中。
data包含靜態初始化的數據,所以有初值的全局變量和static變量在data區。段的起始位置也是由連接定位文件所確定,大小在編譯連接時自動分配,它和你的程序大小沒有關系,但和程序使用到的全局變量,常量數量相關。
stack/heap:
棧(stack)
保存函數的局部變量和參數。是一種“后進先出”(Last In First Out,LIFO)的數據結構,這意味著最后放到棧上的數據,將會是第一個從棧上移走的數據。對于哪些暫時存貯的信息,和不需要長時間保存的信息來說,LIFO這種數據結構非常理想。在調用函數或過程后,系統通常會清除棧上保存的局部變量、函數調用信息及其它的信息。棧另外一個重要的特征是,它的地址空間“向下減少”,即當棧上保存的數據越多,棧的地址就越低。棧(stack)的頂部在可讀寫的RAM區的最后。
堆(heap)保存函數內部動態分配內存,是另外一種用來保存程序信息的數據結構,更準確的說是保存程序的動態變量。堆是“先進先出”(First In first Out,FIFO)數據結構。它只允許在堆的一端插入數據,在另一端移走數據。堆的地址空間“向上增加”,即當堆上保存的數據越多,堆的地址就越高。

一個程序的3個基本段:text段,data段,bss段。

text段在內存中被映射為只讀,但.data和.bss是可寫的。

text段:就是放程序代碼的,編譯時確定,只讀;

data段:存放在編譯階段(而非運行時)就能確定的數據,可讀可寫。也就是通常所說的靜態存儲區,賦了初值的全局變量賦初值的靜態變量存放在這個區域,常量也存放在這個區域;

bss段:定義而沒有賦初值的全局變量和靜態變量,放在這個區域;

一、程序的內存分配
一個由C/C++編譯的程序占用的內存分為以下幾個部分
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似于數據結構中的棧。
2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似于鏈表,呵呵。
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域(.data段),未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域(.bss段)。 - 程序結束后有系統釋放。

注:在采用段式內存管理的架構中(比如intel的80x86系統),.bss段(Block Started by Symbol segment)通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內存區域,一般在初始化時bss段部分將會清零。bss段屬于靜態內存分配,即程序一開始就將其清零了。在C語言之類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—常量字符串就是放在這里的。 程序結束后由系統釋放
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。

二、例子程序
//main.c

int a = 0; 全局初始化區 
char *p1; 全局未初始化區 
main() 
{ 
int b; 棧 
char s[] = "abc"; 棧 
char *p2; 棧 
char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區,p3在棧上。 
static int c =0; 全局(靜態)初始化區 
p1 = (char *)malloc(10); 
p2 = (char *)malloc(20);//分配得來得10和20字節的區域就在堆區。 
strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。 
}

?

二、堆和棧的理論知識
2.1申請方式
stack:
由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中為b開辟空間
heap:
需要程序員自己申請,并指明大小,在c中malloc函數
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2申請后系統的響應
棧:只要棧的剩余空間大于所申請空間,系統將為程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出
堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閑內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時,會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大于所申請空間的堆結點,然后將該結點從空閑結點鏈表中刪除,并將該結點的空間分配給程序,另外,對于大多數系統,會在這塊內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語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由于找到的堆結點的大小不一定正好等于申請的大小,系統會自動的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。
2.3申請大小的限制
棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩余空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。
堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由于系統是用鏈表來存儲的空閑內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大
2.4申請效率的比較:
棧:由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。
堆:是由new分配的內存,一般速度比較慢而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便.
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活
2.5堆和棧中的存儲內容
棧:在函數調用時,第一個進棧的是主函數中后的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然后是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然后是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。
當本次函數調用結束后,局部變量先出棧,然后是參數,最后棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。
堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。
2.6存取效率的比較

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的;
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的;
但是,在以后的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)
比如:

#include <stdio.h>  
void main() 
{  
char a = 1;  char c[] = "1234567890";  
char *p ="1234567890";  
a = c[1];  
a = p[1];  
return;  
}



?

對應的匯編代碼
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edx讀取字符,顯然慢了。

小結
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館里吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、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

以上是生活随笔為你收集整理的关于text段、data段和bss段的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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