(深入理解计算机系统) bss段，data段、text段、堆(heap)和栈(stack) 1
关于BSS段的大小 2
1. BSS段中的内容 2
2.BSS段在加载运行前的处理 3
3.BSS段的作用 3
4. 代码优化对BSS段的影响 3
5.Linux 下查看段属性的指令： 4
BSS大小实验 4
清除BSS段的一般做法 6
link脚本一般包含类似语句: 6
(深入理解计算机系统) bss段，data段、text段、堆(heap)和栈(stack)
一个程序本质上都是由bss段、data段、text段三个组成的。
bss段：
bss段属于静态内存分配。 bss是英文Block Started by Symbol的简称。
BSS段通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量和静态变量的一块内存区域。特点是可读写的，在程序执行之前BSS段会自动清0，所以，未初始的全局变量在程序执行之前已经成0了。
特点是:可读写的，
data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。
text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(FIFO)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。
关于BSS段的大小
BSS段在执行文件中时候不占磁盘空间，要运行的时候才分配空间并清0.
历史原因
而很多时候，数据段里的全局变量都是0（或者没有初始值），那么存储这么多的0到目标文件（可执行）里其实是没有必要的。所以为了节约空间，在生成目标文件的时候，就把没有初始值（实际就是0）的数据段里的变量都放到BSS段里，这样目标文件就不需要那么大的体积里（节约磁盘空间）。只有当目标文件被载入（运行）的时候，加载器负责把BSS段清零（一个循环就可以搞定）。 之后，这个规则慢慢的成为一个标准配置，大多数编译器也就都支持了BSS段。
- BSS段中的内容
先明确 BSS 段“存放”的是未初始化的全局变量与局部静态变量，此处指的存放是指为其预留空间（占位符）。但BSS段在磁盘上不是真的占用变量大小的空间，它仅是在该段中记录了所有未初始化全局变量与局部静态变量的大小总和，至于每个变量的大小则存储在符号表的size属性中。即：
BSS段内容：无内容，它将在段表中占一个段描述符，该段描述符的size属性将记录未初始化的全局变量与局部静态变量的大小总和每个未初始化全局对象与静态对象的大小：存储在符号表的 size 属性中
（上述说法求证于C++牛人“蓝色”，表感谢。。。）
注：段表描述了ELF各个段的信息，比如每个段的段名，长度，在文件中的偏移等。ELF文件的段结构就是由段表决定的。
注：段表的结构是一个以“Elf32_shdr”结构体为元素的数组，数组元素个人等于段的数目，每一个结构体对应一个段。将这个结构体称为段描述符。而BSS则仅在段表中占用一个段描述符。但是在实际的ELF文件中不存在该段。
2.BSS段在加载运行前的处理
当可执行文件加载运行前，会为BSS段中的变量分配足够的空间并全部自动清理（因此，才有未初始化的全局变量的值为0的说法）。
3.BSS段的作用
BSS段主要是为了节省可执行文件在磁盘上所占的空间，其仅仅记录变量所需的大小。对未初始化的大型数组的节省效率比较明显。举例如下：
1.static int a[10000];
2.int main()
3.{
4. //...
5.}
在上述程序中，若不存在 BSS 段，则可执行文件将开辟一个 10000 * sizeof(int) 大小的空间，并全部存储为0，int 为4字节的情况下，该变量将在磁盘上占用39KB的空间。但是此时若是存在BSS 段，则在可执行文件中，将只是记录现在的BSS段总大小为40000即可，而无需真正的占据39KB的空间
该可执行文件在执行前将重新开辟39KB的空间，并自动初始化为0
4. 代码优化对BSS段的影响
全局变量与静态变量没有初始化或初始化值为0时，都会放在.bss段。初始化为非0值，则放在.data段。
考虑以下两个静态变量分别存储在哪个段中:
- static int x1 = 1;
- static int x2 = 0;
很明显可以看出，X1将被发在.data段中。令人意外的是 X2 将被放置在 .bss 段中，因为 x2 的值为0，被认为是未初始化的，因此将会被放在 .bss 段中以节省磁盘空间。
5.Linux 下查看段属性的指令：
用readelf -s 或 objdump -t 查看符号表用readelf -S 或 objdump -h 查看段表
牵涉到嵌入式系统运行时的内存大小分配，存储单元占用空间大小的问题。
在采用段式内存管理的架构中（比如intel的80x86系统），bss段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。
BSS大小实验
比如，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，
- 未初始化的全局变量保存在.bss段中。
text和data段都在可执行文件中（在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中），由系统从可执行文件中加载；而bss段不在可执行文件中，由系统初始化。
【例】
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）；
.data却需要占用，其内容由程序初始化。因此造成了上述情况。
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；
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。
data段（已手动初始化的数据）则为数据分配空间，数据保存在目标文件中；
data段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。
包含data段和bss段的整个区段此时通常称为数据区。
清除BSS段的一般做法
link脚本一般包含类似语句:
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | _bss_start = .; __bss_start__ = .; .bss : { *(.shbss) *(.bss .bss.* .gnu.linkonce.b.*) *(COMMON) } . = ALIGN (4); _bss_end = . ; __bss_end__ = . ; |
启动过程的代码一般在汇编做：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | @++++clear the BSS section++++ ldr r2,=__bss_start__ ldr r3,=__bss_end__ mov r12,#0 bss_loop: cmp r2,r3 stmltia r2!,{r12} blt bss_loop @----clear the BSS section---- |
所以不要在C代码中对未初始化的全局变量赋0，因为BSS段会被自动赋0.
本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)
