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bowei181  (东城)
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BSS段、数据段、代码段、堆与栈

  发布于:2015-09-18

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。e262e【中国自动化网社区】a74d52【http://sns.ca800.com】98e67f

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。0879599【中国自动化网社区】1e2f4e【http://sns.ca800.com】15304b

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。0879599【中国自动化网社区】1e2f4e【http://sns.ca800.com】15304b

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)fe【中国自动化网社区】6f4131【http://sns.ca800.com】bf3b4

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。fe【中国自动化网社区】6f4131【http://sns.ca800.com】bf3b4

【例一】fe【中国自动化网社区】6f4131【http://sns.ca800.com】bf3b4

用cl编译两个小程序如下:

程序1:526【中国自动化网社区】e50fbe【http://sns.ca800.com】1a4c3

int ar[30000];
void main()
{
......
} 526【中国自动化网社区】e50fbe【http://sns.ca800.com】1a4c3


程序2:526【中国自动化网社区】e50fbe【http://sns.ca800.com】1a4c3

int ar[300000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6 };
void main()
{
......
} 526【中国自动化网社区】e50fbe【http://sns.ca800.com】1a4c3


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:3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8

_BSS SEGMENT
?ar@@3PAHA DD 0493e0H DUP (?) ; ar
_BSS ENDS 3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8


而在程序2.asm中,ar被定义为:3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8

_DATA SEGMENT
?ar@@3PAHA DD 01H ; ar
DD 02H
DD 03H
ORG $+1199988
_DATA ENDS 3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8


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。3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8

【例二】3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8

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inbssindata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。3526【中国自动化网社区】7cf630【http://sns.ca800.com】f7e8

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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