C語言程式記憶體區域組成

重點關注以下內容：

c語言程式在記憶體中各個段的組成

c語言程式連線過程中的特性和常見錯誤

c語言程式的執行方式

由c語言**(文字檔案)形成可執行程式(二進位制檔案)，需要經過編譯-彙編-連線三個階段。編譯過程把c語言文字檔案生成匯程式設計序，彙編過程把匯程式設計序形成二進位制機器**，連線過程則將各個原始檔生成的二進位制機器**檔案組合成乙個檔案。

c語言編寫的程式經過編譯-連線後，將形成乙個統一檔案，它由幾個部分組成。在程式執行時又會產生其他幾個部分，各個部分代表了不同的儲存區域：

1. **段(code或text)

**段由程式中執行的機器**組成。在c語言中，程式語句進行編譯後，形成機器**。在執行程式的過程中，cpu的程式計數器指向**段的每一條機器**，並由處理器依次執行。

2. 唯讀資料段(ro data)

唯讀資料段是程式使用的一些不會被更改的資料，使用這些資料的方式類似查表式的操作，由於這些變數不需要更改，因此只需要放置在唯讀儲存器中即可。

3. 已初始化讀寫資料段(rw data)

已初始化資料是在程式中宣告，並且具有初值的變數，這些變數需要占用儲存器的空間，在程式執行時它們需要位於可讀寫的記憶體區域內，並具有初值，以供程式執行時讀寫。

4. 未初始化資料段(bss)

未初始化資料是在程式中宣告，但是沒有初始化的變數，這些變數在程式執行之前不需要占用儲存器的空間。

5. 堆(heap)

堆記憶體只在程式執行時出現，一般由程式設計師分配和釋放。在具有作業系統的情況下，如果程式沒有釋放，作業系統可能在程式(例如乙個程序)結束後**記憶體。

6. 棧(stack)

棧記憶體只在程式執行時出現，在函式內部使用的變數、函式的引數以及返回值將使用棧空間，棧空間由編譯器自動分配和釋放。

c語言目標檔案的記憶體布局

看乙個例子：

int a = 0; //全域性初始化區，。data段
static
int b=20; //全域性初始化區，。data段
char *p1; //全域性未初始化區 .bss段
const
int a = 10; //.rodata段
void main(void)

**段、唯讀資料段、讀寫資料段、未初始化資料段屬於靜態區域，而堆和棧屬於動態區域。**段、唯讀資料段和讀寫資料段將在鏈結之後產生，未初始化資料段將在程式初始化的時候開闢，而堆和棧將在程式的執行中分配和釋放。c語言程式分為映像和執行時兩種狀態。在編譯-連線後形成的映像中，將只包含**段(text)、唯讀資料段(ro data)和讀寫資料段(rw data)。在程式執行之前，將動態生成未初始化資料段(bss)，在程式的執行時還將動態形成堆(heap)區域和棧(stack)區域。一般來說，在靜態的映像檔案中，各個部分稱之為節(section)，而在執行時的各個部分稱之為段(segment)。如果不詳細區分，可以統稱為段。

知識點：

c語言在編譯和連線後，將生成**段(text)、唯讀資料段(ro data)和讀寫資料段(rw data)。在執行時，除了以上三個區域外，還包括未初始化資料段(bss)區域和堆(heap)區域和棧(stack)區域。

1.**段(code或text)

**段由各個函式產生，函式的每乙個語句將最終經過編繹和彙編生成二進位制機器**(具體生生哪種體系結構的機器**由編譯器決定)。

2.唯讀資料段(ro data)

唯讀資料段由程式中所使用的資料產生，該部分資料的特點是在執行中不需要改變，因此編譯器會將該資料段放入唯讀的部分中。c語言中的唯讀全域性變數，唯讀區域性變數，程式中使用的常量等會在編譯時被放入到唯讀資料區。

注意：定義全域性變數const char a[100]=;將生成大小為100個位元組的唯讀資料區，並使用「abcdefg」初始化。如果定義為：const char a[ ]=;則根據字串長度生成8個位元組的唯讀資料段(還有』\0』)，所以在唯讀資料段中，一般都需要做完全的初始化。

3.讀寫資料段(rw data)

讀寫資料段表示了在目標檔案中一部分可以讀也可以寫的資料區，在某些場合它們又被稱為已初始化資料段，這部分資料段和**段，與唯讀資料段一樣都屬於程式中的靜態區域，但具有可寫性的特點。通常已初始化的全域性變數和區域性靜態變數被放在了讀寫資料段，如：在函式中定義static char b[ 100]=;讀寫資料區的特點是必須在程式經過初始化，如果只定義，沒初始值，則不會生成讀寫資料區，而會定位為未初始化資料區(bss)。如果全域性變數(函式外部定義的變數)加入static修飾，這表示只能在檔案內使用，而不能被其他檔案使用。

4. 未初始化資料段(bss)

與讀寫資料段類似，它也屬於靜態資料區，但是該段中的資料沒有經過初始化。因此它只會在目標檔案中被標識，而不會真正稱為目標檔案中的一段，該段將會在執行時產生。未初始化資料段只在執行的初始化階段才會產生，因此它的大小不會影響目標檔案的大小。

在c語言的程式中，對變數的使用還有以下幾點需要注意：

1.函式體中定義的變數通常是在棧上，不需要在程式中進行管理，由編繹器處理。

2.用malloc,calloc,realloc等分配記憶體的函式所分配的記憶體空間在堆上，程式必須保證在使用free釋放，否則會發生記憶體洩漏。

3.所有函式體外定義的是全域性變數，加了static後的變數不管是在函式內部或外部都放在全域性區。

4.使用const定義的變數將放於程式的唯讀資料區。

下面用乙個簡單的例子來說明c語言中變數和段的對應關係。c語言程式中的全域性區(靜態區)，實際對應著下述幾個段：ro data; rw data ; bss data.

一般來說，直接定義的全域性變數在未初始化資料區，如果該變數有初始化則是在已初始化資料區(rw data)，加上const則將放在唯讀資料區。

const
char ro[ ] = ; //唯讀資料區
static
char rw_1[ ] =; //已初始化讀寫資料段
char bss_1[ 100]; //未初始化資料段
const
char *ptrconst ="constant data"; //字串放在只讀取資料段
int main()
;//區域性已初始化讀寫資料段
static
char bss_2[100]; //區域性未初始化資料段
static
int c = 0; //全域性(靜態)初始化區
p1=(char *)malloc(10 * sizeof(char ) ); //分配記憶體區域在堆區
strcpy(p1,"***x"); //「***x」放在唯讀資料區，佔5個位元組
free(p1); //使用free釋放p1所指向的記憶體
return
0;> 引用塊內容
}

讀寫資料段包含了憶初始化的全域性變數 static char rw_1[ ]以及區域性靜態變數static rw_2[ ].其差別在於編繹時，是在函式內部使用的還是可以在整個檔案中使用。對於rw_1 無論有無static 修飾，其都將被放置在讀寫資料區，只是能否被其它檔案引用與否。對於後者就不一樣了，它是區域性靜態變數，放置在讀寫資料區，如果沒static修飾，其意義完全改變，它將會是開闢在棧空間的區域性變數，而不是靜態變數，在這裡rw_1,rw_2後沒具體數值，表示靜態區大小同後面字串長度決定。

對於未初始化資料區bss_1[100]與bss_2[100]，其區別在於前者是全域性變數，在所有檔案中都可以使用;後者是區域性變數，只在函式內部使用。未初始化資料段不設定後面的初始化數值，因此必須使用數值指定區域的大小，編繹器將根據大小設定bss中需要增加的長度。

棧空間主要用於以下3資料的儲存：

1.函式內部的動態變數

2.函式的引數

3.函式的返回值

棧空間是動態開闢與**的。在函式呼叫過程中，如果函式呼叫的層次比較多，所需要的棧空間也逐漸加大，對於引數的傳遞和返回值，如果使用較大的結構體，在使用的棧空間也會比較大。

C語言程式記憶體區域組成

C 程式的記憶體區域

C語言程式的儲存區域記憶體布局

C語言程式的組成

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