Linux下C程序的存储空间布局

Posted 2020-08-07

一个程序本质上都是由 BSS 段、data段、text段三个组成的。可以看到一个可执行程序在存储（没有调入内存）时分为代码段、数据区和未初始化数据区三部分。

• BSS段(未初始化数据区)：在采用段式内存管理的架构中，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。
• 数据段：在采用段式内存管理的架构中，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。
• 代码段：在采用段式内存管理的架构中，代码段（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，并且内存区域属于只读。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。

程序编译后生成的目标文件至少含有这三个段，这三个段的大致结构图如下所示：

text段和data段在编译时已经分配了空间，而BSS段并不占用可执行文件的大小，它是由链接器来获取内存的。
    bss段（未进行初始化的数据）的内容并不存放在磁盘上的程序文件中。其原因是内核在程序开始运行前将它们设置为0。需要存放在程序文件中的只有正文段和初始化数据段。
    data段（已经初始化的数据）则为数据分配空间，数据保存到目标文件中。

数据段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。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，紧跟在数据段的后面。当这个内存进入程序的地址空间后全部清零。包含数据段和BSS段的整个区段此时通常称为数据区。

    可执行程序在运行时又多出两个区域：栈区和堆区。
    （4）栈区：由编译器自动释放，存放函数的参数值、局部变量等。每当一个函数被调用时，该函数的返回类型和一些调用的信息被存放到栈中。然后这个被调用的 函数再为他的自动变量和临时变量在栈上分配空间。每调用一个函数一个新的栈就会被使用。栈区是从高地址位向低地址位增长的，是一块连续的内存区域，最大容 量是由系统预先定义好的，申请的栈空间超过这个界限时会提示溢出，用户能从栈中获取的空间较小。
    （5）堆区：用于动态分配内存，位于BSS和栈中间的地址区域。由程序员申请分配和释放。堆是从低地址位向高地址位增长，采用链式存储结构。频繁的 malloc/free造成内存空间的不连续，产生碎片。当申请堆空间时库函数是按照一定的算法搜索可用的足够大的空间。因此堆的效率比栈要低的多。

下图将体现c的源文件对应存储空间：

此时程序还没有被放入内存，只是在硬盘存储的情况，此时bss并未占用空间。bss在链接的时候被获得内存空间。

下图表示程序运行，即程序在内存时的存储布局：

 

 

 

//main.c  
int a = 0; //全局初始化区  
char *p1; //全局未初始化区  
  
main()  
{  
    static int c =0； //全局（静态）初始化区  
    int b; //栈  
    char s[] = "abc"; //栈  
    char *p2; //栈  
    char *p3 = "123456"; //"123456\\0"在常量区，p3在栈上。  
    p1 = (char *)malloc(10);  
    p2 = (char *)malloc(20); //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。  
}