bss段,data段text段堆heap和栈stack

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了bss段,data段text段堆heap和栈stack相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

bss段,data段、text段、堆heap和栈stack


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


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


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

以上是关于bss段,data段text段堆heap和栈stack的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

(深入理解计算机系统) bss段,data段text段堆(heap)和栈(stack)

(深入理解计算机系统) bss段,data段text段堆(heap)和栈(stack)(C/C++存储类型总结)(内存管理)

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C语言学习笔记 —— 内存管理