嵌入式內存分佈詳解

前言

硬件程序調試比較看重內存的分佈情況，可以通過編譯輸出文件來分析運行時的數據結構
如有疑問，歡迎指正，謝謝

內存分佈圖

• 代碼段 (Text segment)：存放程序執行代碼的區域，設計在低地址防止堆棧溢後覆蓋現象，嵌入式系統中也就是ROM區
• 初始化數據段(Initialized data segment)：簡稱data段，存放程序中已經初始化全局與初始化靜態變量
• 未始化數據段(Uninitialized data segment)：簡稱bss段，存放程序中未初始化全局與未初始化靜態變量，該區域會在程序載入時由內核清零
• 棧(Stack)：存放局部變量，自動分配與釋放，函數調用時進行內存的分配，調用結束時進行釋放
• 堆(Heap)：動態內存塊，主動分配(malloc/realloc)，需要手動釋放(free)；可以使用brk和SBR調整大小
  

代碼論證

1. C源碼樣列

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Memory Test!");
    return 0;
}

• 使用GCC編譯後，代碼段text佔用97字節，初始化數據段data爲0字節，未初始化數據段bss佔用0字節
  

2. 代碼上增加不初始化靜態全局變量

#include <stdio.h> 
static int a;
int main(void) 
{ 
    return 0; 
} 

• 使用GCC編譯後，未初始化數據段bss增加到4字節，剛好是一個整型變量的佔用空間
  

3. 增加全局變量並賦初值

#include <stdio.h> 
static int a;
int b = 1;
int c = 2;
int main(void) 
{ 
    return 0; 
} 

• 使用GCC編譯後，未初始化數據段bss仍然爲4字節，初始化數據段data爲8字節
  

4.分析目標文件

#include <stdio.h>
static int a;
int b;
int c = 1;
int d = 2;

const char *str = {"Memory Test1"};

int main(void)
{
    int e = 0;
    e += 1;
    printf("%s",str);
    return 0;
}

通過GCC進行編譯，通過objdump指令查看可執行文件

• .text對應的是彙編的指令
• .data數據段對應的就是全局變量c、d，值分別爲1與2
• .rodata段存放了Memory Test1字符串常量
• .bss段未打印，不佔用目標文件

• 上圖中.bss段大小爲4，但是代碼定義了兩個未初始化的變量，這個和編譯器具體實現有關係

結論

• BSS段不保存到目標文件中，所以不佔用目標文件的任何空間
• 數據段保存到目標文件中
• 局部變量在運行時進行創建