BSS段、数据段、代码段、堆与栈的详细说明

发布时间:2014-10-23 23:28:15
来源:分享查询网

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。 数据段: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。 代码段: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。 【例一】 用cl编译两个小程序如下: 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);而.data却需要占用,其内容由程序初始化,因此造成了上述情况。 【例二】 编译如下程序(test.cpp): #include <stdio.h> #define LEN 1002000 int inbss[LEN]; float fA; int indata[LEN]={1,2,3,4,5,6,7,8,9}; double dbB = 100.0; const int cst = 100; int main(void) {     int run[100] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};     for(int i=0; i<LEN; ++i)         printf("%d ", inbss[i]);     return 0; } 命令:cl /FA  test.cpp 回车 (/FA:产生汇编代码) 产生的汇编代码(test.asm):     TITLE    test.cpp     .386P include listing.inc if @Version gt 510 .model FLAT else _TEXT    SEGMENT PARA USE32 PUBLIC 'CODE' _TEXT    ENDS _DATA    SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'DATA' _DATA    ENDS CONST    SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'CONST' CONST    ENDS _BSS    SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'BSS' _BSS    ENDS _TLS    SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'TLS' _TLS    ENDS FLAT    GROUP _DATA, CONST, _BSS     ASSUME    CS: FLAT, DS: FLAT, SS: FLAT endif PUBLIC    ?inbss@@3PAHA                    ; inbss PUBLIC    ?fA@@3MA                    ; fA PUBLIC    ?indata@@3PAHA                    ; indata PUBLIC    ?dbB@@3NA                    ; dbB _BSS    SEGMENT ?inbss@@3PAHA DD 0f4a10H DUP (?)            ; inbss ?fA@@3MA DD    01H DUP (?)                ; fA _BSS    ENDS _DATA    SEGMENT ?indata@@3PAHA DD 01H                    ; indata     DD    02H     DD    03H     DD    04H     DD    05H     DD    06H     DD    07H     DD    08H     DD    09H     ORG $+4007964 ?dbB@@3NA DQ    04059000000000000r        ; 100    ; dbB _DATA    ENDS PUBLIC    _main EXTRN    _printf:NEAR _DATA    SEGMENT $SG537    DB    '%d ', 00H _DATA    ENDS _TEXT    SEGMENT _run$ = -400 _i$ = -404 _main    PROC NEAR ; File test.cpp ; Line 13     push    ebp     mov    ebp, esp     sub    esp, 404                ; 00000194H     push    edi ; Line 14     mov    DWORD PTR _run$[ebp], 1     mov    DWORD PTR _run$[ebp+4], 2     mov    DWORD PTR _run$[ebp+8], 3     mov    DWORD PTR _run$[ebp+12], 4     mov    DWORD PTR _run$[ebp+16], 5     mov    DWORD PTR _run$[ebp+20], 6     mov    DWORD PTR _run$[ebp+24], 7     mov    DWORD PTR _run$[ebp+28], 8     mov    DWORD PTR _run$[ebp+32], 9     mov    ecx, 91                    ; 0000005bH     xor    eax, eax     lea    edi, DWORD PTR _run$[ebp+36]     rep stosd ; Line 15     mov    DWORD PTR _i$[ebp], 0     jmp    SHORT $L534 $L535:     mov    eax, DWORD PTR _i$[ebp]     add    eax, 1     mov    DWORD PTR _i$[ebp], eax $L534:     cmp    DWORD PTR _i$[ebp], 1002000        ; 000f4a10H     jge    SHORT $L536 ; Line 16     mov    ecx, DWORD PTR _i$[ebp]     mov    edx, DWORD PTR ?inbss@@3PAHA[ecx*4]     push    edx     push    OFFSET FLAT:$SG537     call    _printf     add    esp, 8     jmp    SHORT $L535 $L536: ; Line 17     xor    eax, eax ; Line 18     pop    edi     mov    esp, ebp     pop    ebp     ret    0 _main    ENDP _TEXT    ENDS END  ---------------------------------------- 通过汇编文件可以看到,数组inbss和indata位于不同的段(inbss位于bss段,而indata位于data段) 若把test.cpp中的indata数组拿掉,查看生成的exe文件的大小,可以发现,indata拿掉之后exe文件的大小小了很多。而若拿掉的是inbss数组,exe文件大小跟没拿掉时相差无几。 说明了: 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。 data(已手动初始化的数据)段则为数据分配空间,数据保存在目标文件中。 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,紧跟在数据段后面。当这个内存区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。

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