[转]C程序内存区域分配(5个段作用)
http://www.360doc.com/content/11/0330/21/1317564_105977930.shtml
http://hi.baidu.com/bitcore/blog/item/77c521c65f4512d7d10060eb.html
http://apps.hi.baidu.com/share/detail/22734757
http://my.oschina.net/alphajay/blog/3870
一、C语言可执行代码结构
名称 | 内容 |
代码段 | 可执行代码、字符串常量 |
数据段 | 已初始化全局变量、已初始化全局静态变量、局部静态变量、常量数据 |
BSS段 | 未初始化全局变量,未初始化全局静态变量 |
栈 | 局部变量、函数参数 |
堆 | 动态内存分配 |
一般情况下,一个可执行二进制程序(更确切的说,在Linux操作系统下为一个进程单元,在UC/OSII中被称为任务)在存储(没有调入到内存运行)时拥有3个部分,分别是代码段(text)、数据段(data)和BSS段。这3个部分一起组成了该可执行程序的文件。
(1)代码段(text segment):存放CPU执行的机器指令。通常代码段是可共享的,这使得需要频繁被执行的程序只需要在内存中拥有一份拷贝即可。代码段也通常是只读的,这样可以防止其他程序意外地修改其指令。另外,代码段还规划了局部数据所申请的内存空间信息。
代码段(code segment/text segment)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。
(2)数据段(data segment):或称全局初始化数据段/静态数据段(initialized data segment/data segment)。该段包含了在程序中明确被初始化的全局变量、静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)和常量数据。
(3)未初始化数据段:亦称BSS(Block Started by Symbol)。该段存入的是全局未初始化变量、静态未初始化变量。
而当程序被加载到内存单元时,则需要另外两个域:堆域和栈域。图1-1所示为可执行代码存储态和运行态的结构对照图。一个正在运行的C程序占用的内存区域分为代码段、初始化数据段、未初始化数据段(BSS)、堆、栈5个部分。
图1-1 C语言可执行代码结构
(4)栈段(stack):存放函数的参数值、局部变量的值,以及在进行任务切换时存放当前任务的上下文内容。
(5)堆段(heap):用于动态内存分配,即使用malloc/free系列函数来管理的内存空间。
在将应用程序加载到内存空间执行时,操作系统负责代码段、数据段和BSS段的加载,并将在内存中为这些段分配空间。栈段亦由操作系统分配和管理,而不需要程序员显示地管理;堆段由程序员自己管理,即显示地申请和释放空间。
另外,可执行程序在运行时具有相应的程序属性。在有操作系统支持时,这些属性页由操作系统管理和维护。
二、例子演示,代码段、数据段和BSS段存储变量类型
#include <stdio.h>
const int g_A = 10; //代码段
int g_B = 20; //数据段
static int g_C = 30; //数据段
static int g_D; //BSS段
int g_E; //BSS段
char *p1; //BSS段
void main( )
{
int local_A; //栈
static int local_C = 0; //数据段
static int local_D; //数据段
char *p3 = "123456"; //123456在代码段,p3在栈上
p1 = (char *)malloc( 10 ); //堆,分配得来得10字节的区域在堆区
strcpy( p1, "123456" ); //123456{post.content}放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向 的"123456"优化成一块
printf("\n");
printf( "代码段,全局初始化变量, 只读const, g_A, addr:0x%08x\n", &g_A);
printf("\n");
printf( "数据段,全局变量, 初始化 g_B, addr:0x%08x\n", &g_B);
printf( "数据段,静态全局变量, 初始化, g_C, addr:0x%08x\n", &g_C);
printf("\n");
printf( "BSS段, 全局变量, 未初始化 g_E, addr:0x%08x\n", &g_E, g_E );
printf( "BSS段, 静态全局变量, 未初始化, g_D, addr:0x%08x\n", &g_D );
printf( "BSS段, 静态局部变量, 初始化, local_C, addr:0x%08x\n", &local_C);
printf( "BSS段, 静态局部变量, 未初始化, local_D, addr:0x%08x\n", &local_D);
printf("\n");
printf( "栈, 局部变量, local_A, addr:0x%08x\n", &local_A );
printf("\n");
printf( "堆, malloc分配内存, p1, addr:0x%08x\n", p1 );
}
注意:
编译时需要-g选项,这样才可以看elf信息;
readelf -a MemoryAssign > 1.txt
可执行程序MemoryAssign的信息导出到文本文件1.txt中,查看1.txt
问题1:可执行文件大小由什么决定?
可执行文件在存储时分为代码段、数据段和BSS段三个部分。
【例一】
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。当下甚为不解,于是手工编译了一下,并使用了/FAs编译选项来查看了一下其各自的.asm,发现在程序1.asm中ar的定义如下:
_BSS SEGMENT
?ar@@3PAHA DD 0493e0H DUP (?) ; ar
_BSS ENDS
而在程序2.asm中,ar被定义为:
_DATA SEGMENT
?ar@@3PAHA DD 01H ; ar
DD 02H
DD 03H
ORG $+1199988
_DATA ENDS
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: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;而函数内的自动变量都在栈上分配空间。
.bss是不占用.exe文件空间的,其内容由操作系统初始化(清零);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。
可以看到可执行文件“2”大小为122K,可执行文件“1”大小为4.8K,用size命令查看二进制可执行文件结构情况。
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