深入C語言內(nèi)存區(qū)域分配(進程的各個段)詳解

2020-01-26 16:00:03

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供稿：網(wǎng)友

C語言可執(zhí)行代碼結(jié)構(gòu)

名稱	內(nèi)容
代碼段	可執(zhí)行代碼、字符串常量
數(shù)據(jù)段	已初始化全局變量、已初始化全局靜態(tài)變量、局部靜態(tài)變量、常量數(shù)據(jù)
BSS段	未初始化全局變量，未初始化全局靜態(tài)變量
棧	局部變量、函數(shù)參數(shù)
堆	動態(tài)內(nèi)存分配

(1)代碼段(text segment)：存放CPU執(zhí)行的機器指令。通常代碼段是可共享的，這使得需要頻繁被執(zhí)行的程序只需要在內(nèi)存中擁有一份拷貝即可。代碼段也通常是只讀的，這樣可以防止其他程序意外地修改其指令。另外，代碼段還規(guī)劃了局部數(shù)據(jù)所申請的內(nèi)存空間信息。

代碼段（code segment/text segment）通常是指用來存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這部分區(qū)域的大小在程序運行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀, 某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫，即允許修改程序。在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量，例如字符串常量等。

(2)數(shù)據(jù)段(data segment)：或稱全局初始化數(shù)據(jù)段/靜態(tài)數(shù)據(jù)段(initialized data segment/data segment)。該段包含了在程序中明確被初始化的全局變量、靜態(tài)變量(包括全局靜態(tài)變量和局部靜態(tài)變量)和常量數(shù)據(jù)。

(3)未初始化數(shù)據(jù)段：亦稱BSS(Block Started by Symbol)。該段存入的是全局未初始化變量、靜態(tài)未初始化變量。
而當程序被加載到內(nèi)存單元時，則需要另外兩個域：堆域和棧域。

(4)棧段(stack)：存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值，以及在進行任務(wù)切換時存放當前任務(wù)的上下文內(nèi)容。

(5)堆段(heap)：用于動態(tài)內(nèi)存分配，即使用malloc/free系列函數(shù)來管理的內(nèi)存空間。
在將應(yīng)用程序加載到內(nèi)存空間執(zhí)行時，操作系統(tǒng)負責(zé)代碼段、數(shù)據(jù)段和BSS段的加載，并將在內(nèi)存中為這些段分配空間。棧段亦由操作系統(tǒng)分配和管理，而不需要程序員顯示地管理；堆段由程序員自己管理，即顯示地申請和釋放空間。

另外，可執(zhí)行程序在運行時具有相應(yīng)的程序?qū)傩浴Ｔ谟胁僮飨到y(tǒng)支持時，這些屬性頁由操作系統(tǒng)管理和維護。
下面給出示例程序代碼，注釋已經(jīng)在代碼中寫明：

復(fù)制代碼代碼如下:

/*代碼段、數(shù)據(jù)段和BSS段存儲變量類型*/
#include <stdio.h>
const int    g_A       = 10;            //代碼段
int            g_B       = 20;            //數(shù)據(jù)段
static int    g_C       = 30;            //數(shù)據(jù)段
static int    g_D;                    //BSS段
int            g_E;                    //BSS段
char        *p1;                    //BSS段
void main( )
{
    int           local_A;            //棧
    static int    local_C = 0;        //數(shù)據(jù)段
    static int    local_D;            //數(shù)據(jù)段

    char        *p3 = "123456";     //123456在代碼段，p3在棧上
    p1 = (char *)malloc( 10 );      //堆，分配得來得10字節(jié)的區(qū)域在堆區(qū)
    strcpy( p1, "123456" );         //123456{post.content}放在常量區(qū)，編譯器可能會將它與p3所指向 的"123456"優(yōu)化成一塊
    printf("/n");
    printf( "代碼段,全局初始化變量, 只讀const,  g_A,     addr:0x%08x/n", &g_A);
    printf("/n");
    printf( "數(shù)據(jù)段,全局變量,       初始化      g_B,     addr:0x%08x/n", &g_B);
    printf( "數(shù)據(jù)段,靜態(tài)全局變量,   初始化,     g_C,     addr:0x%08x/n", &g_C);
    printf("/n");
    printf( "BSS段, 全局變量,       未初始化    g_E,     addr:0x%08x/n", &g_E, g_E );    
    printf( "BSS段, 靜態(tài)全局變量,   未初始化,   g_D,     addr:0x%08x/n", &g_D );
    printf( "BSS段, 靜態(tài)局部變量,   初始化,     local_C, addr:0x%08x/n", &local_C);
    printf( "BSS段, 靜態(tài)局部變量,   未初始化,   local_D, addr:0x%08x/n", &local_D);
    printf("/n");
    printf( "棧,    局部變量,                   local_A, addr:0x%08x/n", &local_A );
    printf("/n");
    printf( "堆,    malloc分配內(nèi)存,             p1,      addr:0x%08x/n", p1 );
}