C之内存布局（三十六）

Posted 2020-11-01

        我们在上节中说到了栈区、堆区以及静态存储区，那么我们来看看在程序文件的一般布局。我们先来看看不同代码在可执行程序中的对应关系，如下图所示

        我们看到程序中的经过初始化的全局变量和加 static 修饰的初始化过后的局部变量都放在 .data 段，未经初始化的全局变量和加 static 修饰的局部变量都放在 .bss 段，函数和函数调用都放在 .text 段。

        我们下来看看程序和进程的区别，程序是静态的概念表现为一个可执行文件，而进程是动图的概念，程序由操作系统加载运行后得到进程。每个程序可以对应多个进程，但是每个进程只能对应一个程序。我们举例来说，一个浏览器就相当于是程序，它没运行就没有对应的进程。但是我们可以同时多次打开同一个浏览器，这时每个打开的浏览器就相当于是一个进程。

        我们在面试中有时会遇到这样的问题：包含脚本代码的文本文件是一种类型的可执行程序吗？如果是，它对应什么样的进程呢？我们想的是脚本程序嘛，就肯定能直接运行哈，那它会对应什么样的进程呢？不知所云了。哈哈，我们来看看一般的可执行程序和脚本文件的区别，如下图所示

        我们看到可执行程序是由操作系统直接加载的，便直接对应了一个进程。但是我们运行脚本文件之后，那么操作系统中会有对应的脚本解释程序，经脚本解释程序执行后，便产生对应的进程，这个进程反过来读取并解释执行脚本。这样脚本文件就得到运行啦。

        下来我们来看看文件布局在内存中的映射

        我们看到可执行程序 a.out 中分为头文件、.text、.data 以及 .bss 段。对应在进程中便去掉了头文件而加上了栈和堆。那么我们接下来讲讲各个段的作用，堆栈段在程序运行后才正式存在，是程序运行的基础； .bss 段存放的是未初始化的全局变量和静态变量； .text 段存放的是程序中的可执行代码； .data 段保存的是已经初始化了的全局变量和静态变量； .rodata 段存放程序中的常量值，如字符串常量。

        静态存储区通常指程序中的 .bss 和 .data 段；只读存储区通常指程序中的 .rodata 段；局部变量所占空间为栈上的空间；动态空间为堆中的空间；程序可执行代码存放于 .text 段。

        那么我们想下，同是全局变量和静态变量，为什么初始化的和未初始化的需要保存在不同段中呢？通常在编译器中，没有初始化的变量，我们都要初始化为 0，如果我们一个一个的去检查，是不是效率就很低呢？如果我们分开存放，那么那些已经初始化过的变量就不用去检查了，从而效率会变高。

        通过对程序文件中内存布局的学习，总结如下：1、程序源码在编译后对应可执行程序中的不同存储区；2、程序和进程不同，程序是静态概念，进程是动图概念；3、堆栈段是程序运行的基础，只存在于进程空间中；4、程序可执行代码存放于 .text 段，是只读的；5、.bss 和 .data 段用于保存全局变量和静态变量。

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