程序bss段、data段、text段的内容对比
一起学嵌入式 2024-06-21

对于程序员来说,bss段、datat段、text段的内容都比较重要,但很少有人认真去了解或对比它们,今天就给大家简单分享一下。

bss段

bss段(bss segment)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,属于静态内存分配。

bss是英文Block Started by Symbol的简称。

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,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。

heap堆

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)。

stack栈

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。

一个程序本质上都是由 bss段、data段、text段三个组成的。这样的概念,不知道最初来源于哪里的规定,但在当前的计算机程序设计中是很重要的一个基本概念。而且在嵌入式系统的设计中也非常重要,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。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。

实例

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。 


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