数据段、代码段、堆、栈详解

原文：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_38233274/article/details/80321719
一 程序文件中的分区：
备注：只针对嵌入式，pc程序文件没有探究过。小标题“程序文件中的分区”其实不是很恰当，不知道该如何形容，此部分概念通常出现在一个程序编译完成后的大小统计，请自行理解。

相关概念：Code，RO_data，RW_data，ZI_data，RO，RW，常出现在嵌入式程序编译完成后的统计，例如MDK，IAR，ARM GCC。

有些技术文章中会直接使用RO，请注意区分RO和RO-data的区别。

Code：即代码域，它指的是编译器生成的机器指令。
RO_data：ReadOnly data，即只读数据域，它指程序中用到的只读数据，全局变量，例如C语言中const关键字定义的全局变量就是典型的RO-data。
RW_data：ReadWrite data，即可读写数据域，它指初始化为“非0值”的可读写数据，程序刚运行时，这些数据具有非0的初始值，且运行的时候它们会常驻在RAM区，因而应用程序可以修改其内容。例如全局变量或者静态变量，且定义时赋予“非0值”给该变量进行初始化。
ZI_data：ZeroInitialie data，即0初始化数据，它指初始化为“0值”的可读写数据域，它与RW_data的区别是程序刚运行时这些数据初始值全都为0，而后续运行过程与RW-data的性质一样，它们也常驻在RAM区，因而应用程序可以更改其内容。包括未初始化的全局变量，和初始化为0的全局变量。
RO：只读区域，包括RO_data和code。

当程序存储在ROM中时，所占用的大小为Code + RO_data + RW_data 。
当程序执行时， RW_data和 ZI_data在RAM中，RO_data和code视cpu架构（51、arm、x86）不同处于ROM或者RAM中。其中ZI_data对应了BSS段，RW_data对应数据段，code对应代码段， RO_data对应数据段。

二 程序进程中的分区：
BSS段：BSS段（bss segment）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

数据段：数据段（data segment）通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。

代码段：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。

堆（heap）：堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用free等函数释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）若程序员不释放，则会有内存泄漏，系统会不稳定，Windows系统在该进程退出时由OS释放，Linux则只在整个系统关闭时OS才去释放（参考Linux内存管理）。

栈(stack)：栈又称堆栈， 是用户存放程序临时创建的局部变量，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味着在数据段中存放变 量）。除此以外，在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也会被存放回栈中。由于栈的后进先出特点，所以 栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上讲，我们可以把堆栈看成一个寄存、交换临时数据的内存区。

它是由操作系统分配的，内存的申请与回收都由OS管理。

PS：

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。

bss段（未手动初始化的数据）并不给该段的数据分配空间，只是记录数据所需空间的大小。

data（已手动初始化的数据）段则为数据分配空间，数据保存在目标文件中。 数据段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。BSS段的大小从可执行文件中得到 ，然后链接器得到这个大小的内存块，紧跟在数据段后面。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。包含数据段和BSS段的整个区段此时通常称为数据区。

三. 总结
以上几个概念的对应关系如下表中所示：
备注:粉色部分的code和RO_data文字颜色为灰色，表示可能发生在ROM，也可能发生在RAM，根据架构不同而不同。