内存分区
运行之前
我们要想执行我们编写的c程序,那么第一步需要对这个程序进行编译。
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在没有运行程序前,也就是说程序没有加载到内存前,可执行程序内部已经分好3段信息,分别为代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)3 个部分(有些人直接把data和bss合起来叫做静态区或全局区)
存放 CPU 执行的机器指令。通常代码区是可共享的(即另外的执行程序可以调用它),使其可共享的目的是对于频繁被执行的程序,只需要在内存中有一份代码即可。代码区通常是只读的,使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外,代码区还规划了局部变量的相关信息。
该区包含了在程序中明确被初始化的全局变量、已经初始化的静态变量(包括全局静态变量和局部静态变量)和常量数据(如字符串常量)。
存入的是全局未初始化变量和未初始化静态变量。未初始化数据区的数据在程序开始执行之前被内核初始化为 0 或者空(NULL)。 |
总体来讲说,程序源代码被编译之后主要分成两种段:程序指令和程序数据。代码段属于程序指令,而数据域段和.bss段属于程序数据。 |
那为什么把程序的指令和程序数据分开呢?
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运行之后
程序在加载到内存前,代码区和全局区(data和bss)的大小就是固定的,程序运行期间不能改变。然后,运行可执行程序,操作系统把物理硬盘程序load(加载)到内存,除了根据可执行程序的信息分出代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)之外,还额外增加了栈区、堆区。
加载的是可执行文件代码段,所有的可执行代码都加载到代码区,这块内存是不可以在运行期间修改的。
加载的是可执行文件BSS段,位置可以分开亦可以紧靠数据段,存储于数据段的数据(全局未初始化,静态未初始化数据)的生存周期为整个程序运行过程。
加载的是可执行文件数据段,存储于数据段(全局初始化,静态初始化数据,文字常量(只读))的数据的生存周期为整个程序运行过程。
栈是一种先进后出的内存结构,由编译器自动分配释放,存放函数的参数值、返回值、局部变量等。在程序运行过程中实时加载和释放,因此,局部变量的生存周期为申请到释放该段栈空间。
堆是一个大容器,它的容量要远远大于栈,但没有栈那样先进后出的顺序。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,程序结束时由操作系统回收。 |
类型 |
作用域 |
生命周期 |
存储位置 |
auto变量 |
一对{}内 |
当前函数 |
栈区 |
static局部变量 |
一对{}内 |
整个程序运行期 |
初始化在data段,未初始化在BSS段 |
extern变量 |
整个程序 |
整个程序运行期 |
初始化在data段,未初始化在BSS段 |
static全局变量 |
当前文件 |
整个程序运行期 |
初始化在data段,未初始化在BSS段 |
extern函数 |
整个程序 |
整个程序运行期 |
代码区 |
static函数 |
当前文件 |
整个程序运行期 |
代码区 |
register变量 |
一对{}内 |
当前函数 |
运行时存储在CPU寄存器 |
字符串常量 |
当前文件 |
整个程序运行期 |
data段 |
总结
在理解C/C++内存分区时,常会碰到如下术语:数据区,堆,栈,静态区,常量区,全局区,字符串常量区,文字常量区,代码区等等,初学者被搞得云里雾里。在这里,尝试捋清楚以上分区的关系。
数据区包括:堆,栈,全局/静态存储区。
全局/静态存储区包括:常量区,全局区、静态区。
常量区包括:字符串常量区、常变量区。
代码区:存放程序编译后的二进制代码,不可寻址区。
可以说,C/C++内存分区其实只有两个,即代码区和数据区。