程序的组成部分

程序的组成部分

如上图所示。程序由 code 到 stack 地址由小到大，

.text` 之前有一段不可读的区域；

.text + .rodata + .data + .bss + .heap + .stack 的大小是在程序编译阶段确定的；

• text 段：存放程序代码的区域；

• .rodata 段：ro 表示 read only ，rodata 表示只读常数据段；

  • 常量不一定存放再 .rodata 处，也有可能存放再 .text例如一些立即数;

  • 字符串常量存放在 .text 段，在编译期间就可以确定；

  • const 修饰的变量存放在 .text 段，在程序运行期间确定

• .data 段：存储已初始化的全局变量；已初始化的全局变量在文件和运行中都占存储空间;

• .bss 段：存放未初始化的全局变量或者全局变量初始化为 0；

  • 在文件中不占存储空间；

  • 在运行中占存储空间；

• heap 段：堆区，用于动态申请内存的区域，由程序员申请内存和释放内存；

  • malloc：用来分配一块制定大小的内存；

  • realloc：用来调整/重分配一块存在的内存；

  • free：用来释放不再使用的内存；

  • 内存泄漏：内存分配了不释放；

  • 程序 crash：释放了不存在的内存；

  • 缓冲区溢出（Buffer Overflow）：写或读超过范围的内存；

  • 可以使用 valgrind 程序内存；

• .stack 段：栈区，存放局部变量和函数参数，由系统申请内存和释放内存；

  • 栈是一种数据结构，栈中数据的存取方式是：先进先出，后进后出；

  • 通常情况下，栈地址向下（低地址）增长，没 Push 一个地址，栈顶就向低地址扩展，每 Pop 一个元素，栈顶就向高地址回退；

• Stack 之后是不可访问的系统代码区；

示例说明 .data 和 .bss 段

.data 段的变量既占文件空间，又占运行空间

// 文件名: data.c
int data_arr[1024 * 1024] = {1, }; // .data 段，初始化为 1，空间大小为 4M；
int main(int argc, char *argv[])
{
    return 0
}
​
$ gcc -g data.c -o data
$ ls -l data
-rwxrwxr-x 1 zach zach 4203984 9月 6 08:27 data
objdump -h data | grep \\.data
 24 .data 00400020 0000000000601020 0000000000601020 00001020 2**5

由上述可知文件空间和运行空间，都有 4M 多；

.bss 段的变量不占文件空间，但是占用运行空间;

// 文件名: bss.c
int data_arr[1024 * 1024] = {0, }; // .bss 段，初始化为 0，空间大小为 4M；
int main(int argc, char *argv[])
{
    return 0;
}
​
$ gcc -g exercise.c -o bss
$ ls -l bss 
-rwxrwxr-x 1 zach zach 9664 9月 6 08:31 bss
$ objdump -h bss | grep \\.bss
 25 .bss 00400020 0000000000601040 0000000000601040 00001030 2**5

由上述可知，.bss 段不占文件空间，占用运行空间；

代码说明

int data_arr2[1024 * 1024] = {1, }; // .data 段
int data_arr1[1024 * 1024] = {0, }; // .bss 段
char * p1;  // .bss段
int main()
{
     int b; // 栈区 .stack
     char s[] = "abs"; // 栈区 .stack
     char *p2; // 栈区 .stack
     char *p3 = "12345"; // “12354\0”在只读常量区 .rodata，p3在栈区
     static int c = 0; / / 全局静态区，.bss段
     p1 = (char *)malloc(10);// 在堆区分配10个Byte
     p2 = (char *)malloc(20);// 在堆区分配20个Byte
     strcpy(p1,"123456"); // “123456\0”在常量区，常量区应该介于code和Data之间
}

内存的分配方式

主要由三种分配方式：

• 在静态存储区分配：

  • 涉及到的变量由：字符串常量、static 申请的变量， 全局变量；

  • 涉及到的内存区段有：.rodata 段、.data 段，.bss 段；

  • 静态存储区的变量生命周期是整个程序的运行周期；

• 在栈上分配：

  • 局部变量；

  • 函数的形参；

  • 在函数退出时，自动清空；

• 在堆上分配：动态内存分配：

  • molloc 申请内存；

  • realloc 再分配；

  • free 释放内存；