text段、data段和bss段知识介绍_bss段和data段

一、总体概述

1、bss（可读可写）
     bss是英文Block Started by Symbol的简称，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，在程序载入时由内核清0。BSS段属于静态内存分配。它的初始值也是由用户自己定义的连接定位文件所确定，用户应该将它定义在可读写的RAM区内，源程序中使用malloc分配的内存就是这一块，它不是根据data大小确定，主要由程序中同时分配内存最大值所确定，不过如果超出了范围，也就是分配失败，可以等空间释放之后再分配。

2、text（只读）
    text段是程序代码段，在AT91库中是表示程序段的大小，它是由编译器在编译连接时自动计算的，当你在链接定位文件中将该符号放置在代码段后，那么该符号表示的值就是代码段大小，编译连接时，该符号所代表的值会自动代入到源程序中。

3、data（可读可写）
    data包含静态初始化的数据，所以有初值的全局变量和static变量在data区。段的起始位置也是由连接定位文件所确定，大小在编译连接时自动分配，它和你的程序大小没有关系，但和程序使用到的全局变量，常量数量相关。
1）stack/heap:
        栈(stack)保存函数的局部变量和参数。是一种“后进先出”（Last In First Out，LIFO）的数据结构，这意味着最后放到栈上的数据，将会是第一个从栈上移走的数据。对于哪些暂时存贮的信息，和不需要长时间保存的信息来说，LIFO这种数据结构非常理想。在调用函数或过程后，系统通常会清除栈上保存的局部变量、函数调用信息及其它的信息。栈另外一个重要的特征是，它的地址空间“向下减少”，即当栈上保存的数据越多，栈的地址就越低。栈（stack）的顶部在可读写的RAM区的最后。
        堆(heap)保存函数内部动态分配内存，是另外一种用来保存程序信息的数据结构，更准确的说是保存程序的动态变量。堆是“先进先出”（First In first Out，FIFO）数据结构。它只允许在堆的一端插入数据，在另一端移走数据。堆的地址空间“向上增加”，即当堆上保存的数据越多，堆的地址就越高。

一个程序的3个基本段：text段,data段,bss段。

①text段在内存中被映射为只读，但.data和.bss是可写的。

      text段:就是放程序代码的,编译时确定,只读；

②data段:存放在编译阶段(而非运行时)就能确定的数据,可读可写。也就是通常所说的静态存储区,        赋了初值的全局变量和赋初值的静态变量存放在这个区域,常量也存放在这个区域；

③bss段:定义而没有赋初值的全局变量和静态变量,放在这个区域；

二、程序的内存分配
      一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域(.data段)，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域(.bss段)。 - 程序结束后有系统释放。

注：在采用段式内存管理的架构中（比如intel的80x86系统），.bss段（Block Started by Symbol 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，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。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。
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

三、例子程序
//main.c

[cpp] view plain copy

int a = 0; 全局初始化区   
char *p1; 全局未初始化区   
main()   
{   
  int b; 栈   
  char s[] = "abc"; 栈   
  char *p2; 栈   
  char *p3 = "123456"; 123456/0在常量区，p3在栈上。   
  static int c =0； 全局（静态）初始化区   
  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。   
  strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。   
}  

字符串常量在text段不在栈？字符串在常量区还是在栈上？

有这样一道题：

const char * a = "abc";
char * b = "abc";
const char c[] = "abc";
char d[] = "abc";

虽然都是abc这个字符串，但是会存放在哪里呢？
于是在VS上做了一次实验，结果如下：

我们可以得到这样的结论：

const char * a = "abc";

这里的字符串"abc"保存在常量区，const的作用是限制char指针a指向的值不可以通过a来修改，但这里本来"abc"就已经是个常量，因此是否加const没有影响。

char * b = "abc";

同上的分析，"abc"是个常量，因此不可以通过指针b来改变"abc"的值。（并且可能是在运行期间报错）

const char c[] = "abc";

这里是在栈上为c申请了一段空间，其中的值赋成的"abc"，但是由于const的作用，c内的值不可以变化，因此同样不可以通过c来改变"abc"的值。注意这里的原理与b不同。（有些编译器会做一些优化，将它放到常量区）

char d[] = "abc";

这里是在栈上为d申请了一段空间，并且赋值"abc"，由于没有const修饰，因此d内的值可以改变
 

四、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
由系统自动分配。 例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为b开辟空间
heap:
需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
2.3申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
2.4申请效率的比较：
栈:由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆:是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活
2.5堆和栈中的存储内容
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
2.6存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：

[cpp] view plain copy

1. #include <stdio.h>    
2. void main()   
3. {    
4. char a = 1;  char c[] = "1234567890";    
5. char *p ="1234567890";    
6. a = c[1];    
7. a = p[1];    
8. return;    
9. }  

对应的汇编代码
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据edx读取字符，显然慢了。

小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
① 使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，         不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
②使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大