c语言代码运行时的内存分布结构

当执行一个可执行文件中运行size命令是，系统会显示文件中三个段的大小（text、data和bss段），即代码段、数据段、和bss段。 

BSS：在采用段式内存管理的架构中，BSS段（bss segment）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。BSS是英文Block Started by Symbo（由符号开始的块）l的简称。BSS段属于静态内存分配。

解释：1：在运行时改变其值。

           2：一般的书上都会说全局变量和静态变量是会自动初始化的，那么哪来的未初始化的变量呢？变量的初始化可以分为显示初始化和隐式初始化，全局变量和静态变量如果程序员自己不初始化的话的确也会被初始化，那就是不管什么类型都初始化为0，这种没有显示初始化的就是我们这里所说的未初始化。

           3：BSS段属于静态内存分配。 BSS节不包含任何数据，只是简单的维护开始和结束的地址，即总大小，以便内存区能在运行时分配并被有效地清零。BSS节在应用程序的二进制映象文件中并不存在，即不占用磁盘空间 而只在运行的时候占用内存空间 ，所以如果全局变量和静态变量未初始化那么其可执行文件要小很多。

数据段：在采用段式内存管理的架构中，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和静态变量的一块内存区域。

解释：1：只初始化一次。

            2：数据段属于静态内存分配，可以分为只读数据段和读写数据段。 字符串常量等，一般都是放在只读数据段中 。

代码段（文本段）：在采用段式内存管理的架构中，代码段（text segment）通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。

解释：1：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，但一般都是放在只读数据段中 。

           2：代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，则只会执行一次（每个进程），如果反复，则需要使用跳转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。

           3：代码区的指令中包括操作码和要操作的对象（或对象地址引用）。如果是立即数（即具体的数值，如5），将直接包含在代码中；如果是局部数据，将在栈区分配空间，然后引用该数据地址；如果是BSS区和数据区，在代码中同样将引用该数据地址。

                                                                                   

                                                                                                                   内存分布结构1

注意：其中，在虚拟地中空间中，代码段不是开始的字段，前面还有几K字节。它是未被映射的部分，在虚拟空间中地址从0开始。也就是说，它位于进程的地址空间，但并未被赋予物理地址空间，所有对它的引用都是非法的。它，用于捕捉使用空指针和小整型值的指针引用内存的情况。

堆栈区，保存的数据是运行时数据，即局限于函数的数据。

栈区（stack）：由编译器自动分配释放，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）。

解释：1：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。

           2：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。

注意：栈空间是向下增长的，每个线程有一个自己的栈，在linux上默认的大小是8M，可以用ulimit查看和修改。

操作方式：1：其操作方式类似于数据结构中的栈。

                  2：每当一个函数被调用，该函数返回地址和一些关于调用的信息，比如某些寄存器的内容，被存储到栈区。

                  3：然后这个被调用的函数再为它的自动变量和临时变量在栈区上分配空间，这就是C实现函数递归调用的方法。

                  4：每执行一次递归函数调用，一个新的栈框架就会被使用，这样这个新实例栈里的变量就不会和该函数的另一个实例栈里面的变量混淆。

堆区（heap）：用于动态内存分配。堆在内存中位于bss区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时有可能由OS回收。

 

第二种解释方式：

堆(heap)：C访问的内存。堆是一块儿用于动态内存分配的内存区域

   1）把它想像称为一个巨大的数组

   2）通过指针(pointer)来访问

   3）整个程序都能访问堆（如果操作系统允许的话）

栈(stack)：其它C访问的内存 C语言中栈是编译器自动分配和回收，用于存放函数及其参数，局部变量等的内存区域

  C函数将会分配到栈中：

  1）函数在被调用时进栈(pushed on to stack)

  2) 函数在返回时出栈(popefd off the stack)

  3) 函数能访问当前栈顶部以下的所有内存

                                          

                                                                                                    内存分布结构2

 

运行流程：

1：文本段包含程序的指令；链接器把指令直接从文件拷贝到内存（一般用mmap()系统调用），以后便不管它；一般情况下，其大小和内容都不会改变，有些操作系统和链接器可以向段中不同的section赋予适当的属性，如文本可以被设置为，只允许读和执行，有些数据可以被设置为，可读写不允许执行，也可以被设置为只读。甚至，可能有些架构，允许修改程序。

2：a.数据段包含初始化后的全局变量和静态变量以及它们的值。

      b.BSS段的大小从可执行文件中得到，然后链接器得到得到这个大小的内存块，紧跟在数据段之后。

      c.当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。

       d.包括数据段和BSS段的整个区段称为数据区。这是因为在操作系统的内存管理属于中，段就是一片连续的虚拟地址，所以相邻的段被接合。一般情况下，在任何进程中数据段是最大的段。

 

实例演示：

int a = 0;    //a在全局已初始化数据区
char *p1;    //p1在BSS区（未初始化全局变量）
main()
{
        int b;    //b在栈区
        char s[] = "abc"; //s为数组变量，存储在栈区，"abc"为字符串常量，存储在已初始化数据区
        char *p1，p2;  //p1、p2在栈区
        char *p3 = "123456"; //123456\0在已初始化数据区，p3在栈区
        static int c =0；  //C为全局（静态）数据，存在于已初始化数据区；另外，静态数据会自动初始化，即隐式初始化。我们一般指的是显式初始化。
        p1 = (char *)malloc(10);//分配得来的10个字节的区域在堆区
        p2 = (char *)malloc(20);//分配得来的20个字节的区域在堆区
        free(p1);
        free(p2);
}