数据段（BSS段、DATA段）、代码段（.RODATA）、堆栈段的区别

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

更新时间：2007-7-9

 

    全局变量是放在全局内存中的，但反过来却未必成立。用static修饰的局部变量就是放在放全局内存的，它的作用域是局部的，但生命期是全局的。在有的嵌入式平台中，堆实际上就是一个全局变量，它占用相当大的一块内存，在运行时，把这块内存进行二次分配。这里我们并不强调全局变量和全局内存的差别。在本文中，全局强调的是它的生命期，而不是它的作用域，所以有时可能把两者的概念互换。

 

    一般来说，在一起定义的两个全局变量，在内存的中位置是相邻的。这是一个简单的常识，但有时挺有用，如果一个全局变量被破坏了，不防先查查其前后相关变量的访问代码，看看是否存在越界访问的可能。

 

    在ELF(Executable and Linkable Format)格式的可执行文件中，全局内存包括三种：bss、data和rodata。其它可执行文件格式与之类似。了解了这三种数据的特点，我们才能充分发挥它们的长处，达到速度与空间的最优化。

 

数据段是包含了bss段和data段。

 

1.bss (Block Started by Symbol)段(bss segment)

        又叫ZI(zero inital)段，通俗的说，bss是指那些没有初始化的和初始化为0的全局变量。

        由原文的例子可见：bss类型的全局变量只占运行时的内存空间，而不占文件空间。

注：多数操作系统，在加载程序时，会把所有的bss全局变量全部清零，无需要你手工去清零。但为保证程序的可移植性，手工把这些变量初始化为0也是一个好习惯。

 

2.data(data segment)段      通俗的说，data指那些初始化过（非零）的非const的全局变量。如果数据全是零，为了优化考虑，编译器把它当作bss处理。所以bss属于一个特殊的data。

      由原文的例子可见：data类型的全局变量是即占文件空间，又占用运行时内存空间的。

 

3.rodata

      rodata的意义同样明显，ro代表read only，即只读数据(const)。关于rodata类型的数据，要注意以下几点：
         1.常量不一定就放在rodata里，有的立即数直接编码在指令里，存放在代码段(.text)中。
         2.对于字符串常量，编译器会自动去掉重复的字符串，保证一个字符串在一个可执行文件(EXE/SO)中只存在一份拷贝。
         3.rodata是在多个进程间是共享的，这可以提高空间利用率。
         4.在有的嵌入式系统中，rodata放在ROM(如norflash)里，运行时直接读取ROM内存，无需要加载到RAM内存中。
         5.在嵌入式linux系统中，通过一种叫作XIP（就地执行）的技术，也可以直接读取，而无需要加载到RAM内存中。

      由此可见，把在运行过程中不会改变的数据设为rodata类型的，是有很多好处的：在多个进程间共享，可以大大提高空间利用率，甚至不占用RAM空间。同时由于rodata在只读的内存页面(page)中，是受保护的，任何试图对它的修改都会被及时发现，这可以帮助提高程序的稳定性。

 

4.变量与关键字
static关键字用途太多，以致于让新手模糊。不过，总结起来就有两种作用，改变生命期和限制作用域。如：
         1.修饰inline函数：限制作用域
         2.修饰普通函数：限制作用域
         3.修饰局部变量：改变生命期
         4.修饰全局变量：限制作用域

const 关键字倒是比较明了，用const修饰的变量放在rodata里，字符串默认就是常量。对const，注意以下几点就行了。
         1.指针常量：指向的数据是常量。如 const char* p = “abc”; p指向的内容是常量 ，但p本身不是常量，你可以让p再指向”123”。(注：其中的“abc”是放在代码段(.text)的,这个的格式也可以写为   char const *p="abc";  )
         2.常量指针：指针本身是常量。如：char* const p = “abc”; p本身就是常量，你不能让p再指向”123”。
         3.指针常量 + 常量指针：指针和指针指向的数据都是常量。const char* const p =”abc”; 两者都是常量，不能再修改。

violatile关键字通常用来修饰多线程共享的全局变量和IO内存。告诉编译器，不要把此类变量优化到寄存器中，每次都要老老实实的从内存中读取，因为它们随时都可能变化。这个关键字可能比较生僻，但千万不要忘了它，否则一个错误让你调试好几天也得不到一点线索。

（注：这个相当于stm32文件中定义的__IO，代表了每次读取用这个关键词定义的值的时候，需要去内存中实时的读取。也就是说每次得到的都是最新的值）

以下为补充：

转载于：

http://blog.csdn.net/jxhui23/article/details/8064766

5.代码段：

      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。

6.堆（heap）：

      堆管理器是操作系统的一个模块。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）。

      堆的特点：

　　　　需要手动申请（malloc）和释放（free）

　　　　脏内存，

　　　　临时性（在malloc和free之间能访问）。

　　（注：在测试的时候，堆free还能访问其内部的内存，但是内部的内存值可能不正确了。）

　　　　memset(p,0,10);//memset是对p当前位置后面的10个字节赋予0的初值。通常用于清0。
　　　　malloc返回的是一个void类型的指针。返回的值表示一个内存地址。失败返回NULL。
　　　　使用的过程：申请(malloc)->检验是否为空内存->使用申请的内存->释放申请的内存（free(p)）。

　　　　malloc位于stdlib这个头文件中。

　　　　"程序泄露"又叫"吃内存"

　　　　gcc（linux）中int malloc(0)其实不是没有分配内存，它分配了0x10个内存；gcc默认返回最小16字节的内存块。

7.栈(stack)：

      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。由于栈的先进后出特点，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。

栈的特点：

　　　　　反复使用，先进后出，脏内存，临时性（函数不能返回栈变量的指针），栈会溢出。