bss段，data段text段堆heap和栈stack

Posted 2022-11-28 aron566

bss段，data段、text段、堆heap和栈stack

• bss段
• data段
• text段
• 堆（heap）
• 栈(stack)
• 例子

在C的学习中，你总避免不了对各类数据的存储区域学习归纳总结，简单的总结：bss存全局和静态变量，data存全局初始化的变量，text存代码和常量，栈是存储运行时函数体内部及参数传递程序运行状态的，堆是malloc动态申请的

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。

以上是从其他博主文章摘录而来
https://blog.csdn.net/Dontla/article/details/121676553
https://blog.csdn.net/yuhoujiangnan2011/article/details/123467996

例子

我们在IAR工程中，建立如下变量：
指定Uart2_DMA_Buf存储在USE_DMA_BUF_SPACE段，初始化为0
指定Uart3_DMA_Buf，初始化为0，1，2，3，4，5
指定Uart4_DMA_Buf（初始化为0）

段的指定，宏定义如下：

/**
 * @name 数学库函空间指定
 * @
 */
#ifndef MATH_PORT_SECTION
  #if defined (__CC_ARM)                /* ARM Compiler */
    #if ENABLE_SECTION_SPACE
      #define MATH_PORT_SECTION(x)                 __attribute__((section(x)))
    #else
      #define MATH_PORT_SECTION(x)
    #endif
      #define MATH_PORT_USED                       __attribute__((used))
      #define MATH_PORT_UNUSED                     __attribute__((unused))
      #define MATH_PORT_ALIGN(n)                   __attribute__((aligned(n)))
      #define MATH_PORT_UN_ALIGN                   __attribute__((packed))
  #elif defined (__IAR_SYSTEMS_ICC__)   /* for IAR Compiler */
    #if ENABLE_SECTION_SPACE
      #define MATH_PORT_SECTION(x)                 @ x
    #else
      #define MATH_PORT_SECTION(x)
    #endif
      #define MATH_PORT_USED                       __root
      #define MATH_PORT_UNUSED
      #define MATH_PORT_ALIGN(n)
      #define MATH_PORT_UN_ALIGN
  #elif defined (__GNUC__)              /* GNU GCC Compiler */
    #if ENABLE_SECTION_SPACE
      #define MATH_PORT_SECTION(x)                 __attribute__((section(x)))
    #else
      #define MATH_PORT_SECTION(x)
    #endif
      #define MATH_PORT_USED                       __attribute__((used))
      #define MATH_PORT_UNUSED                     __attribute__((unused))
      #define MATH_PORT_ALIGN(n)                   __attribute__((aligned(n)))
      #define MATH_PORT_UN_ALIGN                   __attribute__((packed))
  #else
      #define MATH_PORT_SECTION(x)
      #define MATH_PORT_USED
      #define MATH_PORT_UNUSED
  #endif /* __CC_ARM */
  /** @*/

  #ifndef SECTION
    #ifdef __CC_ARM                        /* ARM Compiler */
        #define SECTION(x)                 __attribute__((section(x)))
        #define USED                       __attribute__((used))
        #define UNUSEDX                    __attribute__((unused))
    #elif defined (__IAR_SYSTEMS_ICC__)    /* for IAR Compiler */
        #define SECTION(x)                 @ x
        #define USED                       __root
    #elif defined (__GNUC__)               /* GNU GCC Compiler */
        #define SECTION(x)                 __attribute__((section(x)))
        #define USED                       __attribute__((used))
        #define UNUSED                     __attribute__((unused))
    #else
        #error not supported tool chain
    #endif /* __CC_ARM */
  #endif
#endif
/** @*/

这个段的空间，在IAR中由icf后缀名的分散加载文件配置

编译后，打开map文件，发现Uart2_DMA_Buf是放在了data段，即需要初始化的段

Uart4_DMA_Buf，被放在了.bss段


发现没有Uart3_DMA_Buf空间，因为Uart3_DMA_Buf的空间没有被程序所用到，所以被优化掉了，在IAR中需要加关键字__root去保留避免被优化掉

加上关键字：

static uint8_t Uart2_DMA_Buf[1024] MATH_PORT_SECTION("USE_DMA_BUF_SPACE") = 0;
MATH_PORT_USED static uint8_t Uart3_DMA_Buf[0x400] = 0, 1, 2, 3, 4, 5;
MATH_PORT_USED static uint8_t Uart4_DMA_Buf[0x400];

编译后查看map文件：被分配到了.data段


那么，初始化Uart3_DMA_Buf的那些数字存在哪呢？
查看map文件，有一段flash空间存储的是初始化数据