计算机中地址和内存大小的计算和编译出来的数据段

Posted 2021-01-25 w-smile

由地址计算内存大小（消除模糊认知）　　

　　在计算机中一个地址代表一个字节的内存的位置，即这个byte的门牌号，所以如果给出地址空间的起始地址是可以计算出内存大小的，比如STM32中Flash可编程的地址是从0x0800 0000开始到0x0801FFFF结束的所以内存大小的计算过程如下：

地址差 = 结束地址 - 开始地址  =  0x0001FFFF；他们可以表示的Byte的个数是N = 0x0001 FFFF + 1即0x00020000将N变换为十进制是131072。

内存大小 = N/1024（KB） = 131072 /1024 =  128Kb此时说明这个芯片的Flash大小是128Kb的。

程序编译过程中的各个数据段

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（符号块）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()
{
    ......
}

 

程序2编译之后所得的.exe文件比程序1的要大得多。

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
    [email protected]@3PAHA DD 0493e0H DUP (?) ; ar
_BSS ENDS

而在程序2.asm中，ar被定义为：

_DATA SEGMENT
    [email protected]@3PAHA DD 01H ; ar
    DD 02H
    DD 03H
    ORG $+1199988
_DATA ENDS

区别是一个位于.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。

参考博客：https://www.cnblogs.com/yanghong-hnu/p/4705755.html