[转](深入理解计算机系统) bss段,data段、text段、堆(heap)和栈(stack)

本文深入解析程序内存的五大主要组成部分:bss段、data段、text段、堆和栈的作用及区别。阐述了各段在程序运行过程中的作用,如bss段存放未初始化的全局变量,data段存放已初始化的全局变量,text段存放执行代码,堆用于动态内存分配,栈用于存放局部变量。并通过实例对比,说明不同段在编译和运行时的不同表现。

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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。

data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。

text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)。

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。

由于栈的先进先出(FIFO)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。

一个程序本质上都是由 bss段、data段、text段三个组成的。

这样的概念,不知道最初来源于哪里的规定,但在当前的计算机程序设计中是很重要的一个基本概念。

而且在嵌入式系统的设计中也非常重要,牵涉到嵌入式系统运行时的内存大小分配,存储单元占用空间大小的问题。

在采用段式内存管理的架构中(比如intel的80x86系统),bss段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,

一般在初始化时bss 段部分将会清零。bss段属于静态内存分配,即程序一开始就将其清零了。

比如,在C语言之类的程序编译完成之后,已初始化的全局变量保存在.data 段中,未初始化的全局变量保存在.bss 段中。

text和data段都在可执行文件中(在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中),由系统从可执行文件中加载;

而bss段不在可执行文件中,由系统初始化。

【例】
两个小程序如下:

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);
.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;
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。
data段(已手动初始化的数据)则为数据分配空间,数据保存在目标文件中;
data段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。

包含data段和bss段的整个区段此时通常称为数据区。

<think>好的,用户想了解代码、数据BSS的区别与联系。首先,我得回忆一下这些内存区域的基本概念,然后结合提供的引用资料来组织答案。 先看用户给的引用资料,引用[2]提到在Linux 0.11中,代码数据是合在一起的,BSS数据在物理内存中是连续的。而引用[5]则解释了.data.bss的区别,.bss不占用可执行文件的空间,只记录未初始化数据的大小。引用[4]提到BSS数据可能在物理上连续或逻辑划分,不同编译器可能有不同布局。引用[3]中的文章详细介绍了C程序的内存分区,包括、代码BSS数据。 首先,需要分别解释每个的概念用途。代码存放可执行指令,是只读的。数据存储初始化全局静态变量,BSS存放未初始化全局静态变量。用于动态内存分配,由程序员管理。用于局部变量函数调用,自动分配释放。 然后,需要比较它们的区别,比如存储内容、生命周期、管理方式等。联系方面,可能涉及内存布局中的位置关系,比如BSS数据可能相邻,的增长方向不同等。 需要注意用户可能对实际应用中的内存分配感兴趣,比如程序启动时这些如何加载,不同变量的存储位置。还要引用资料中的例子,比如可执行文件中的大小记录(引用[1]中的例子),说明各个在文件中的表现。 可能用户是学习C语言或嵌入式开发的,需要明确这些概念对编程的影响,比如未初始化变量的处理,堆栈溢出的问题等。需要确保解释清晰,结构合理,用例子帮助理解。 最后,生成相关问题时要覆盖常见疑惑,比如优化内存使用、实际应用中的分配问题等。</think>### 代码、数据BSS的区别与联系 #### 一、基本概念及用途 1. **代码Text Segment)** - **定义**:存储可执行指令常量(如字符串常量),具有**只读属性**,防止程序意外修改指令。 - **内容**:如函数代码、`const`全局变量。 - **特点**:程序加载时固定大小,通过内存保护机制确保安全性[^4]。 2. **数据Data Segment)** - **定义**:存储**已初始化**的全局变量静态变量(包括局部静态变量)。 - **示例**:`int global_var = 10;` 或 `static int s_var = 20;`。 - **特点**:占用可执行文件空间,程序启动时直接加载初始值[^5]。 3. **BSS(Block Started by Symbol)** - **定义**:存储**未初始化**或初始化为0的全局/静态变量。 - **示例**:`int uninit_var;` 或 `static int zero_var = 0;`。 - **特点**:不占用可执行文件实际空间,仅记录所需内存大小,运行时由系统初始化为0[^5]。 4. **Heap)** - **定义**:动态内存分配区域,通过`malloc`/`free`手动管理。 - **用途**:存储生命周期不确定的数据(如链表节点)。 - **特点**:空间较大但分配效率较低,可能产生碎片[^3]。 5. **Stack)** - **定义**:自动管理的内存区域,存储局部变量、函数参数返回地址。 - **示例**:函数内定义的`int local_var = 5;`。 - **特点**:分配/释放速度快,空间有限,溢出会导致程序崩溃[^3]。 --- #### 二、核心区别与联系 | 特性 | 代码 | 数据 | BSS | | | |---------------|------------|------------|------------|-------------|-------------| | **存储内容** | 指令/常量 | 已初始化数据 | 未初始化数据 | 动态分配数据 | 局部变量/参数 | | **生命周期** | 程序运行期 | 程序运行期 | 程序运行期 | 手动控制 | 函数调用周期 | | **管理方式** | 系统自动 | 系统自动 | 系统自动 | 程序员控制 | 系统自动 | | **增长方向** | 固定 | 固定 | 固定 | 向上(低→高)| 向下(高→低)| | **物理连续性**| 独立 | 可能与BSS连续[^2] | 可能与数据连续[^4] | 与BSS/数据连续[^2] | 独立 | --- #### 三、内存布局示例 以Linux程序为例(32位系统): ``` 高地址 +-----------------+ | | 自动分配,向下增长 +-----------------+ | | 动态分配,向上增长 +-----------------+ | BSS | 未初始化数据 +-----------------+ | 数据 | 已初始化数据 +-----------------+ | 代码 | 程序指令 低地址 ``` 注:在早期系统(如Linux 0.11)中,代码数据可能合[^2]。 --- #### 四、实际应用中的表现 - **可执行文件大小**:数据直接增加文件体积,而BSS仅记录大小(如`size a.out`输出中`bss`列)[^1]。 - **嵌入式开发**:需明确各边界,避免堆栈溢出或内存不足(如STM32中需配置大小)[^3]。 - **优化技巧**:将频繁修改的数据放入/,只读数据放入代码[^4]。 ---
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