C/C++内存布局——代码区、常量区、静态区（BSS段、Data段）

C/C++内存分区

在C/C++这种高级语言的层面看，一个程序的内存分区可以被分为：（从低地址到高地址）代码区、常量区、静态区（已初始化（BSS段）、未初始化（Data段））、堆区、共享区、栈区、内核空间

本文将介绍代码区、常量区、静态区的作用，以及静态区中BSS段与Data段的作用。

代码区

代码区顾名思义用于存放程序的代码。进程被加载到内存后，CPU读取的时候是在代码区找到每一个代码语句，再去其他区域找数据。

常量区

也称为文本区（text），用于存放各种字符串常量和数字常量，以及全局的常量数据。

const int g_i = 100;
int main()
{
	const char* str = "Hello";
	const int c_i = 200;
}

静态区

静态区分为BSS段和Data段。

BSS段

存储未主动初始化的全局变量和静态变量，包括编译器手动设置的零值初始化变量。

Data段

存储主动初始化的全局变量和静态变量。

定义字符串常量会占用程序大小吗？

先来看几个程序，可以体现常量字符串在内存占用的情况。g++编译后，通过size工具可以查看程序各个分区的大小，text代表常量区，Data和BSS分别位于静态区。

int main()
{
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1418     544       8    1970     7b2 ./a.out
    
在没有任何字符串常量的情况下的内存占用。


int main()
{
    const char* str = "0123456789";
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1445     544       8    1997     7cd ./a.out

定义了一个指向10个字符的字符串指针的内存占用。1445 - 1418 = 27, 一共多了27个字节。
其实27包括了 10个字符的字节 + 17 个不知道哪里来的(编译器优化、数据填充和对齐)


int main()
{
    const char* str = "0123456789";
    const char* str1 = "0123456789";
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1445     544       8    1997     7cd ./a.out
    
仍然是1445，因为这个字符串已经存储在text段了，所以后续定义的指针都可以指向这个地址。
无需再分配空间，因为text段的内容只可读不可写。
除非使用类似内存映射的机制，将可执行程序文件的内存映射到当前进程的虚拟地址空间便可修改。


int main()
{
    const char* str = "0123456789";
    const char* str1 = "012345678";
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1455     544       8    2007     7d7 ./a.out

奇怪的是，str1只有9个字符，但是text段却增长了10个字节？其实是因为末尾的\0。
并且可以验证得出：str1字符串不是str的子串，而是会分配一个新的字符串。
自此也解决问题：如果程序中定义了很多常量，如字符串，会不会增加程序的占用？
答案是会的。而单纯的宏定义不会，只有宏被使用了，替换后才会实例化字符串。

#define Hello "Hello"
int main()
{
    const char* str = "0123456789";
    const char* str1 = "012345678";
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1455     544       8    2007     7d7 ./a.out

#define Hello "Hello"
int main()
{
    const char* str = "0123456789";
    const char* str1 = "012345678";
    const char* strHello = Hello;
    return 0;
}
    text    data     bss     dec     hex filename
    1477     544       8    2029     7ed ./a.out
    
这里相比上面增加了22，其实是包括了 6 + 编译器因为优化而填充的字节数。