BSS段,数据段,代码段,堆和栈

时间:2022-08-04 16:15:37


来自:http://hi.baidu.com/%C6%BF%D6%D0%B5%C4%C5%AE%CE%D7/blog/item/5043d08e741075f3503d922c.html的说法。


ld 时把所有的目标文件的代码段组合成一个代码段,把所有的数据段组合成一个数据段.

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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。代码段是存放了程序代码的数据,假如机器中有数个进程运行相同的一个程序,那么它们就可以使用同一个代码段。

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。



来自:http://www.360doc.com/content/10/1009/15/3038654_59605654.shtml的说法。
data/bss/text: 
text段在内存中被映射为只读,但.data和.bss是可写的。
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。
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。
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。
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。


来自:http://www.360doc.com/content/10/1009/17/1820059_59640500.shtml
堆和栈的区别 - 应用开发 - linux kernel *博客 

堆(heap)和栈(stack)有什么区别??

简单的来讲堆(heap)上分配的内存,系统不释放,而且是动态分配的。栈(stack)上分配的内存系统会自动释放,它是静态分配的。

    由malloc或new分配的内存都是从heap上分配的内存,从heap上分配的内存必须有程序员自己释放,用free来释放,否则这块内存会一直被占用而得不到释放,就出现了“内存泄露(Memory Leak)”。这样会造成系统的可分配内存的越来越少,导致系统崩溃。

    C/C++是“跨国语言”,在任何平台上都可以使用。所以,Memory Leak在每个系统上都会出现。避免方法就是在写完malloc后,紧跟着就在下一行写free。然后在两行代码中间加其他的代码。

简单的可以理解为: 
heap:是由malloc之类函数分配的空间所在地。地址是由低向高增长的。 
stack:是自动分配变量,以及函数调用的时候所使用的一些空间。地址是由高向低减少的。

预备知识—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, 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。 - 程序结束后有系统释放
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。

二、例子程序
这是一个前辈写的,非常详细
//main.cpp
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。
}


二、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, 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:
#include 
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
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edx中,在根据edx读取字符,显然慢了。


2.7小结:
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
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*度小。
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*度大。

堆和栈的区别主要分:
操作系统方面的堆和栈,如上面说的那些,不多说了。
还有就是数据结构方面的堆和栈,这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先队列的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。
虽然堆栈,堆栈的说法是连起来叫,但是他们还是有很大区别的,连着叫只是由于历史的原因针值读


    

原文参见:http://blog.163.com/xychenbaihu@yeah/blog/static/132229655201215115845553/

一)概述

  .堆栈是一个用户空间的内存区域,进程使用堆栈作为临时存储

  .堆栈中存放的是函数中的局部变量,在函数的生命周期中可以将变量压入堆栈,编译器需要确保堆栈指针在函数退出前恢复到初始位置,也就是说,内存是自动分配和释放的,C/C++存储在堆栈中的局部变量当作automatic存储,并使用auto关键字,这是局部变量的默认存储方式,所以现在没有人用auto关键词.

  .与动态存储(auto)相对映的静态存储(static),也就是用static定义的局部变量,它不用堆栈来存储,而是使用数据段来存储(也就是说它的生命周期在整个程序运行期间)。

  .堆栈的基地址位于用户空间的最高虚拟地址附近,并从那里向下延伸。

  .一个进程开始时,堆栈的最大值就不能改变,如果占用的空间超过了堆栈大小,那么就会导致堆栈溢出。

二)进程的内存组织形式

  进程被分为三个区域:文本数据堆栈

  1)文本区域:

   文本区域也叫做代码段,是由程序确定的,

它包括代码(指令)只读数据,该区域通常被标记为只读,任何对其写入的操作会导致段错误.

  2)数据区域(静态内存分配(static)):

  数据区域也叫做数据段,

它包括已初始化未初始化的数据,静态变量存储在这个区域中,它的大小可以用系统调用brk(2)来改变

详细了解数据区域:

分成初始化为非零的数据区BSS(Heap)三个区域。

初始化非零数据区域一般存放静态非零数据全局的非零数据,属于静态内存分配(全局变量,static修饰的变量)

BSS(Block Started by Symbol)区域(都初始化为0了)一般存放未初始化的全局数据(默认值为0)未初始化的静态数据(默认值为0),属于静态内存分配(全局变量、static修饰的变量);

堆区域一般存放运行时动态分配的内存空间,其大小不固定,可动态扩张或缩减。当调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存被动态添加到堆上;当调用free等函数释放内存时,被释放内存从堆中被剔除。

代码段和数据段之间有明确的分隔,

但是数据段和堆栈段之间没有,而且栈是向下增长,堆是向上增长的,因此理论上堆和栈会“增长到一起”,操作系统的内存管理功能需要防止这样的错误发生。

  3)堆栈区域(动态内存分配auto,默认,所以不用关键字auto):

  堆栈区域也叫堆栈段,

它用于给局部变量动态分配空间,同样函数传递参数和函数返回值也要用到堆栈.

   堆栈也可向下增长(向内存低地址)也可以向上增长,这依赖于具体的实现,

通常都是向下增长的,而SP(堆栈指针)也是指向堆栈的最后地址.

  4)内存的分配区域:

   根据前面所述,堆栈是位于最高虚拟地址附近,而数据段则位于堆栈段之后,最后是代码段。

也就是:

低地址 代码段 或 高地址 堆栈段

数据段 数据段

高地址 堆栈段 低地址 代码段

三)堆栈着色

  当两个线程或进程使用相同的堆栈虚拟地址时,它们会争夺同一个cache行,导致竞争和降级行为.

  堆栈着色的技术使每一个进程的基址都不相同,通过随机分配堆栈基址,多个进程会使用不同的cache行来避免.

四)堆栈的限制

  堆栈空间的最大值是由setrlimit系统调用确定的,也可以通过bash内建的ulimit命令来设定和查看.

  例如:

  查看当前可使用的最大堆栈(以KB为单位)

  ulimit -s

  8192 //栈的大小默认是8M

  设定为最大的使用堆栈为15KB

  ulimit -s 15

  此时执行ls将会得到一个段错误.

  ls -l /etc/

  total 1040

  Segmentation fault

  通过用strace跟踪ls命令,将发现有如下的系统调用

  getrlimit(RLIMIT_STACK, {rlim_cur=15*1024, rlim_max=15*1024}) = 0

  说明当前可用的堆栈空间,已经不足以运行strace命令了.

五)常驻内存和锁定内存

  常驻内存专指存储在RAM中的内存部分,不包括存储在交换区和未存储的进程的内存.

  锁定内存是常驻内存的子集,它指被进程明确地锁定到RAM的虚拟内存中,不能用于交换,并一直常驻于RAM中.