內(nèi)存分區(qū)

程序運行之前

我們要想執(zhí)行我們編寫的c程序，那么第一步需要對這個程序進行編譯。

1. 預處理：宏定義展開、頭文件展開、條件編譯，這里并不會檢查語法
2. 編譯：檢查語法，將預處理后文件編譯生成匯編文件
3. 匯編：將匯編文件生成目標文件(二進制文件)
4. 鏈接：將目標文件鏈接為可執(zhí)行程序

當我們編譯完成生成可執(zhí)行文件之后，我們通過在linux下size命令可以查看一個可執(zhí)行二進制文件基本情況：

通過上圖可以得知，在沒有運行程序前，也就是說程序沒有加載到內(nèi)存前，可執(zhí)行程序內(nèi)部已經(jīng)分好3段信息，分別為代碼區(qū)（text）、數(shù)據(jù)區(qū)（data） 和 未初始化數(shù)據(jù)區(qū)（bss） 3 個部分（有些人直接把data和bss合起來叫做靜態(tài)區(qū)或全局區(qū)）。

代碼區(qū)

存放 CPU 執(zhí)行的機器指令。

通常代碼區(qū)是可共享的（即另外的執(zhí)行程序可以調(diào)用它），使其可共享的目的是對于頻繁被執(zhí)行的程序，只需要在內(nèi)存中有一份代碼即可。代碼區(qū)通常是只讀的，使其只讀的原因是防止程序意外地修改了它的指t令。另外，代碼區(qū)還規(guī)劃了局部變量的相關信息。

全局初始化數(shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（data段）

該區(qū)包含了在程序中明確被初始化的全局變量、已經(jīng)初始化的靜態(tài)變量（包括全局靜態(tài)變量和t）和常量數(shù)據(jù)（如字符串常量）。

未初始化數(shù)據(jù)區(qū)（又叫 bss 區(qū)）

存入的是全局未初始化變量和未初始化靜態(tài)變量。未初始化數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)在程序開始執(zhí)行之前被內(nèi)核初始化為 0 或者空（NULL）。

總體來講說，程序源代碼被編譯之后主要分成兩種段：程序指令(代碼區(qū))和程序數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)區(qū)）。代碼段屬于程序指令，而數(shù)據(jù)域段和.bss段屬于程序數(shù)據(jù)。

問題：那為什么把程序的指令和程序數(shù)據(jù)分開呢？

• 程序被load到內(nèi)存中之后，可以將數(shù)據(jù)和代碼分別映射到兩個內(nèi)存區(qū)域。由于數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)M程來說是可讀可寫的，而指令區(qū)域?qū)Τ绦騺碇v說是只讀的，所以分區(qū)之后呢，可以將程序指令區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域分別設置成可讀可寫或只讀。這樣可以防止程序的指令有意或者無意被修改；
• 當系統(tǒng)中運行著多個同樣的程序的時候，這些程序執(zhí)行的指令都是一樣的，所以只需要內(nèi)存中保存一份程序的指令就可以了，只是每一個程序運行中數(shù)據(jù)不一樣而已，這樣可以節(jié)省大量的內(nèi)存。比如說之前的Windows Internet Explorer 7.0運行起來之后， 它需要占用112 844KB的內(nèi)存，它的私有部分數(shù)據(jù)有大概15 944KB，也就是說有96 900KB空間是共享的，如果程序中運行了幾百個這樣的進程，可以想象共享的方法可以節(jié)省大量的內(nèi)存。

程序運行之后

程序在加載到內(nèi)存前，代碼區(qū)和全局區(qū)(data和bss)的大小就是固定的，程序運行期間不能改變。然后，運行可執(zhí)行程序，操作系統(tǒng)把物理硬盤程序load(加載)到內(nèi)存，除了根據(jù)可執(zhí)行程序的信息分出代碼區(qū)（text）、數(shù)據(jù)區(qū)（data）和未初始化數(shù)據(jù)區(qū)（bss）之外，還額外增加了棧區(qū)、堆區(qū)。

代碼區(qū)（text segment）

加載的是可執(zhí)行文件代碼段，所有的可執(zhí)行代碼都加載到代碼區(qū)，這塊內(nèi)存是不可以在運行期間修改的。

未初始化數(shù)據(jù)區(qū)（BSS）

加載的是可執(zhí)行文件BSS段，位置可以分開亦可以緊靠數(shù)據(jù)段，存儲于數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)（全局未初始化，靜態(tài)未初始化數(shù)據(jù)）的生存周期為整個程序運行過程。

全局初始化數(shù)據(jù)區(qū)/靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)（data segment）

加載的是可執(zhí)行文件數(shù)據(jù)段，存儲于數(shù)據(jù)段（全局初始化，靜態(tài)初始化數(shù)據(jù)，文字常量(只讀)）的數(shù)據(jù)的生存周期為整個程序運行過程。

棧區(qū)（stack）

棧是一種先進后出的內(nèi)存結構，由編譯器自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、返回值、局部變量等。在程序運行過程中實時加載和釋放，因此，局部變量的生存周期為申請到釋放該段棧空間。

堆區(qū)（heap）

堆是一個大容器，它的容量要遠遠大于棧，但沒有棧那樣先進后出的順序。用于動態(tài)內(nèi)存分配。堆在內(nèi)存中位于BSS區(qū)和棧區(qū)之間。一般由程序員分配和釋放，若程序員不釋放，程序結束時由操作系統(tǒng)回收。

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