C语言程序的存储区域.pdf

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1、段式内存管理架构BSS：BlockStartedbySymbol13.1C语言程序的存储区域本章介绍C语言程序的内存布局结构，包括连接过程中目标程序各个段的组成和运行过程中各个段加载的情况。在本章的学习中，读者应重点关注以下内容：C语言程序在内存中各个段的组成C语言程序连接过程中的特性和常见错误C语言程序的运行方式13.1C语言程序的存储区域由C语言代码（文本文件）形成可执行程序（二进制文件），需要经过编译-汇编-连接三个阶段。编译过程把C语言文本文件生成汇编程序，汇编过程把汇编程序形成二进制机器代码，连接过程则将各个源文件生成的二进制机器代码文件组合成一个文件。C语言编写的程序经过编译-连接

2、后，将形成一个统一文件，它由几个部分组成。在程序运行时又会产生其他几个部分，各个部分代表了不同的存储区域：1．代码段（Code或Text）代码段由程序中执行的机器代码组成。在C语言中，程序语句进行编译后，形成机器代码。在执行程序的过程中，CPU的程序计数器指向代码段的每一条机器代码，并由处理器依次运行。2．只读数据段（ROdata）只读数据段是程序使用的一些不会被更改的数据，使用这些数据的方式类似查表式的操作，由于这些变量不需要更改，因此只需要放置在只读存储器中即可。3．已初始化读写数据段（RWdata）已初始化数据是在程序中声明，并且具有初值的变量，这些变量需要占用存储器的空间，在程序执行时

3、它们需要位于可读写的内存区域内，并具有初值，以供程序运行时读写。4．未初始化数据段（BSS）未初始化数据是在程序中声明，但是没有初始化的变量，这些变量在程序运行之前不需要占用存储器的空间。5．堆（heap）堆内存只在程序运行时出现，一般由程序员分配和释放。在具有操作系统的情况下，如果程序没有释放，操作系统可能在程序（例如一个进程）结束后回收内存。6．栈（stack）栈内存只在程序运行时出现，在函数内部使用的变量、函数的参数以及返回值将使用栈空间，栈空间由编译器自动分配和释放。C语言目标文件的内存布局如图13-1所示。代码段、只读数据段、读写数据段、未初始化数据段属于静态区域，而堆和栈属于动态区

4、域。代码段、只读数据段和读写数据段将在连接之后产生，未初始化数据段将在程序初始化的时候开辟，而堆和栈将在程序的运行中分配和释放。C语言程序分为映像和运行时两种状态。在编译-连接后形成的映像中，将只包含代码段（Text）、只读数据段（ROData）和读写数据段（RWData）。在程序运行之前，将动态生成未初始化数据段（BSS），在程序的运行时还将动态形成堆（Heap）区域和栈（Stack）区域。一般来说，在静态的映像文件中，各个部分称之为节（Section），而在运行时的各个部分称之为段（Segment）。如果不详细区分，可以统称为段。知识点：C语言在编译和连接后，将生成代码段（Text）、只读

5、数据段（ROData）和读写数据段（RWData）。在运行时，除了以上三个区域外，还包括未初始化数据段（BSS）区域和堆（Heap）区域和栈（Stack）区域。13.2C语言程序的段13.2.1段的分类根据C语言的特点，每一个源程序生成的目标代码将包含源程序所需要表达的所有信息和功能。目标代码中各段生成情况如下：1．代码段（Code）代码段由程序中的各个函数产生，函数的每一个语句将最终经过编译和汇编生成二进制机器代码（具体生成哪种体系结构的机器代码由编译器决定）。顺序代码基本数学运算（+，-），逻辑运算（&&，

6、

7、），位运算（&，

8、，^）等都属于顺序代码。选择代码if，if…else语句等将由

9、编译器生成选择代码。循环代码while()，do…while()语句等将由编译器生成循环代码。对于一些较为复杂的数学运算如除法（），取余（%）等，虽然它们是C语言的基本运算，但在各种编译系统中的处理方式却不一定相同。根据编译器和体系结构的特点，对它们的处理方式有可能与加减等运算相同，即直接生成处理器的机器代码，也有可能转换成一个库函数的调用。例如，在没有除法指令的体系结构中，编译器在编译a/b这类除法运算的时候，由于处理器没有与其对应的指令，因此会使用调用库函数来模拟除法运算。浮点数的处理与之类似：对于支持浮点运算的体系结构，将直接生成浮点代码；对于不支持浮点数的处理器，编译器将会把每一个浮

10、点运算用库函数调用的方式模拟。2．只读数据段（ROData）只读数据段由程序中所使用的数据产生，该部分数据的特点是在运行中不需要改变，因此编译器会将该数据放入只读的部分中。C语言的一些语法将生成只读数据段。只读全局量例如：定义全局变量constchara[100]={"ABCDEFG"}将生成大小为100个字节的只读数据区，并使用字串"ABCDEFG"初始化。如果定义为constchara[]={