内存区划分

最新推荐文章于 2023-11-21 01:05:29 发布

转载最新推荐文章于 2023-11-21 01:05:29 发布 · 1.2k 阅读

8 ·

CC 4.0 BY-SA版权

原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/love_gaohz/article/details/41310597

内存分析专栏收录该内容

3 篇文章

订阅专栏

内存区划分

一.内存分配(汇编语言/高级语言)
二.划分
1.代码段 --text（code segment/text segment）
2.数据段 -- data
3.bss段--bss
4.stack：
5.heap:
三.instance analysis

在这里插入图片描述

一.内存分配(汇编语言/高级语言)

站在汇编语言的角度，一个程序分为：
数据段 – DS
堆栈段 – SS
代码段 – CS
扩展段 – ES
站在高级语言的角度，根据APUE，一个程序分为如下段：
text
data (initialized)
bss
stack
heap

1.一般情况下，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。
★★可执行二进制程序 = 代码段(text)＋数据段(data)+BSS段★★
2.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。
★★正在运行的C程序 = 代码段+初始化数据段(data)+未初始化数据段(BSS)+堆+栈★★
3.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。
4.动态分配与静态分配，二者最大的区别在于:1. 直到Run-Time的时候，执行动态分配，而在compile-time的时候，就已经决定好了分配多少Text+Data+BSS+Stack。2.通过malloc()动态分配的内存，需要程序员手工调用free()释放内存，否则容易导致内存泄露，而静态分配的内存则在进程执行结束后系统释放(Text, Data), 但Stack段中的数据很短暂，函数退出立即被销毁。
在这里插入图片描述
图1-1（从可执行文件a.out的角度来讲，如果一个数据未被初始化那就不需要为其分配空间，所以.data和.bss一个重要的区别就是.bss并不占用可执行文件的大小，它只是记载需要多少空间来存储这些未初始化数据，而不分配实际的空间）

二.划分

1.代码段 --text（code segment/text segment）

text段在内存中被映射为只读，但.data和.bss是可写的。
text段是程序代码段，在AT91库中是表示程序段的大小，它是由编译器在编译连接时自动计算的，当你在链接定位文件中将该符号放置在代码段后，那么该符号表示的值就是代码段大小，编译连接时，该符号所代表的值会自动代入到源程序中。

2.数据段 – data

data包含静态初始化的数据，所以有初值的全局变量和static变量在data区。段的起始位置也是由连接定位文件所确定，大小在编译连接时自动分配，它和你的程序大小没有关系，但和程序使用到的全局变量，常量数量相关。数据段属于静态内存分配。

3.bss段–bss

bss是英文Block Started by Symbol的简称，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，在程序载入时由内核清0。BSS段属于静态内存分配。它的初始值也是由用户自己定义的连接定位文件所确定，用户应该将它定义在可读写的RAM区内，源程序中使用malloc分配的内存就是这一块，它不是根据data大小确定，主要由程序中同时分配内存最大值所确定，不过如果超出了范围，也就是分配失败，可以等空间释放之后再分配。BSS段属于静态内存分配。

4.stack：

栈(stack)保存函数的局部变量（但不包括static声明的变量， static 意味着在数据段中存放变量），参数以及返回值。是一种“后进先出”（Last In First Out，LIFO）的数据结构，这意味着最后放到栈上的数据，将会是第一个从栈上移走的数据。对于哪些暂时存贮的信息，和不需要长时间保存的信息来说，LIFO这种数据结构非常理想。在调用函数或过程后，系统通常会清除栈上保存的局部变量、函数调用信息及其它的信息。栈另外一个重要的特征是，它的地址空间“向下减少”，即当栈上保存的数据越多，栈的地址就越低。栈（stack）的顶部在可读写的RAM区的最后。

5.heap:

堆(heap)保存函数内部动态分配内存，是另外一种用来保存程序信息的数据结构，更准确的说是保存程序的动态变量。堆是“先进先出”（First In first Out，FIFO）数据结构。它只允许在堆的一端插入数据，在另一端移走数据。堆的地址空间“向上增加”，即当堆上保存的数据越多，堆的地址就越高。
在这里插入图片描述

下图是APUE中的一个典型C内存空间分布图：
在这里插入图片描述
所以可以知道传入的参数,局部变量,都是在栈顶分布,随着子函数的增多而向下增长.
函数的调用地址(函数运行代码),全局变量,静态变量都是在分配内存的低部存在,而malloc分配的堆则存在于这些内存之上,并向上生长.

三.instance analysis

#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


int main( )
{
    int local_A; //栈
    int local_B; //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("hight address\n");
    printf("-------------栈--------------\n");
    printf( "栈, 局部变量, local_A, addr:0x%08x\n", &local_A );
    printf( "栈, 局部变量,(后进栈地址相对local_A低) local_B, addr:0x%08x\n", &local_B );
    printf("-------------堆--------------\n");
    printf( "堆, malloc分配内存, p1, addr:0x%08x\n", p1 );
    printf("------------BSS段------------\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("-----------数据段------------\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("-----------代码段------------\n");
    printf( "代码段,全局初始化变量, 只读const, g_A, addr:0x%08x\n\n", &g_A);
    printf("low address\n");

    return 0;
}

在这里插入图片描述
本文参考：https://blog.youkuaiyun.com/love_gaohz/article/details/41310597