C/C++ 程序内存分区详解：从实验到工具验证-优快云博客

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📜 C/C++ 程序内存分区详解：从实验到工具验证

1. 内存分区概述

程序运行时，内存被划分为多个逻辑区，各司其职：

代码区（Text）：存储可执行指令，只读。
.rodata 段：存储只读数据（如字符串字面量 “Hello” 和 const 全局变量）。
Data段：存储已初始化的全局变量和静态变量（如 int global = 42;）。
BSS段：存储未初始化的全局变量和静态变量（默认初始化为 0）。
堆区（Heap）：动态分配的内存（malloc/new），需手动管理。
栈区（Stack）：存储局部变量和函数参数，自动管理。

2. 实验验证内存布局

通过代码打印变量地址，结合工具验证存储位置：

//basestore.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 已初始化的全局变量 → Data段
int global_init = 42;

// 未初始化的全局变量 → BSS段
int global_uninit;

// const常量 → .rodata（只读）
const int global_const = 100;

int main() {
    // 局部变量 → 栈区
    int local_stack = 5;

    // 动态分配内存 → 堆区
    int *heap_var = (int*)malloc(sizeof(int));

    printf("全局初始化变量地址: %p\n", &global_init);
    printf("全局未初始化变量地址: %p\n", &global_uninit);
    printf("全局常量地址: %p\n", &global_const);
    printf("栈变量地址: %p\n", &local_stack);
    printf("堆变量地址: %p\n", heap_var);

    free(heap_var);
    return 0;
}

运行结果：

全局常量地址: 0x5561d8ffc008  （.rodata）
Data段地址: 0x5561d8ffe010     （Data段）
BSS段地址: 0x5561d8ffe018      （BSS段）
栈变量地址: 0x7ffcd9f56dac     （栈区）
堆变量地址: 0x55620cf8b2a0     （堆区）

3. 内存布局示意图

高地址
┌───────────────────┐
│      栈区          │ ← 向下增长（局部变量）
├───────────────────┤
│      堆区          │ ← 向上增长（动态分配）
├───────────────────┤
│      BSS段         │ ← 未初始化全局变量（默认0）
├───────────────────┤
│      Data段        │ ← 已初始化全局变量
├───────────────────┤
│     .rodata段      │ ← 全局常量（只读）
├───────────────────┤
│      代码区         │ ← 可执行指令
低地址

4. 工具验证：nm、size、objdump

(1) 使用 `nm` 查看符号表

nm -n basestore | grep "global_"

输出：

0000000000002008 R global_const   # .rodata
0000000000004010 D global_init    # Data段
0000000000004018 B global_uninit  # BSS段

符号类型：
- R → 只读数据段（.rodata）。
- D → 已初始化数据段（Data）。
- B → 未初始化数据段（BSS）。

(2) 使用 `size` 查看段大小

size basestore

输出：

text    data     bss     dec     hex filename
2186     628      12    2826     b0a basestore

Data段：628 字节（包含用户变量和编译器内部数据）。
BSS段：12 字节（仅用户变量占 4 字节）。

(3) 使用 `objdump` 查看Data段内容

objdump -s -j .data basestore

输出：

basestore:     file format elf64-x86-64

Contents of section .data:
 4000 00000000 00000000 08400000 00000000  .........@......
 4010 2a000000                             *...