C中变量存储区、程序编译后的映像和运行时的段分析

1.栈 －－由编译器自动分配释放，如局部变量。
2. 堆 －－般由程序员分配释放，由程序员释放，如c中的malloc和free函数，和c++中的new和delete操作符。
3. 全局区（静态区） －－全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束释放。
4.常量区。字符串常量放与此处，程序结束自动释放

5.程序代码区 存放程序的二进制代码

代码:
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main()
{
int b; //栈
char s[] = "abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3 = "123456"; //123456在常量区，p3在栈上。
static int c = 0； //全局（静态）初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
//分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456");
//123456放在常量区，编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一块。
}

程序运行时内存的大致分布

+------------------+ 内存低端

| 代码段 |

|------------------|

| 数据段 |

|------------------|

| 堆  栈  |

+------------------+ 内存高端

这些区（数据结构）在编译之后的映像和运行时的两种结构

编程语言的的经典对立之一就是代码和数据的区别。代码和数据的区别也可认为是运行时和编译时的界限，编译器的绝大部分工作和翻译代码有关；必要的数据存储管理的绝大部分都在运行时进行。

编译之后的映像

下面以GCC编译器得到的a.out文件展开说明：

a.out：assembler output（汇编程序输出），但是，他不是汇编程序输出，而是链接器输出，这个名字曾被解释为：“新程序就绪，准备执行”它是链接器输出文件，它是一种二进制文件，存放的二进制是有规律的。

编译生成的目标文件和链接生成的可执行文件（本人的相关博文）都有不同的格式，但是它们都由段（segment）构成，段是二进制文件的简单区域，存放某种特定类型相关的所有信息。

段的感性认识，引入汇编程序：

 汇编系统预定义的段名

l         .text     @代码段

l          .data   @初始化数据段 .data Read-write initialized longdata.

l         .bss     @未初始化数据段

l          .sdata  @ .sdata Read-write initialized short data.

l         .sbss    @

接着谈a.out二进制文件的分布，下面是其示意图：

a.out magic number：比如宏定义，#defineMAX_NUM 100

文本段（The text segment ）包含程序的指令，链接器把指令直接从文件拷贝到内存中，以后就用管他，因为一般情况下下，文本区域是不会改变的，不论是大小还是内容。

数据段（The data segment）包含经过初始化的全局变量和静态变量以及他们的值。BSS段存放全局或静态的尚未初始化的数据变量，大小可从可执行文件中得到，然后链接器得到这个大小的内存块。包含数据段和BSS段的一般统称为数据区。这是因为，操作系统中，段是一块连续地址，所以相邻的段被结合。一般来讲，数据段在任何进程中都是最大的段。

堆栈段（The stack segment）上图显示了一个即将执行的进程的内存布局，我们仍然需要一些存储空间，用于存放局部变量，临时数据，传递到函数中的参数等等（local variables, temporaries, parameter passing in function calls,）。

Unmapped：位于虚拟地址空间的最低部分，它未被映射到程序中有用的部分，访问它是非法的，因为即使它位于地址空间内，但未给它分配真实的物理地址空间。

如果程序中还使用了共享库，进程的地址空间：

上面是编译时，C运行时对a.out的操作 

运行时阶段，下面主要讲堆栈段的变化

The Stack Segment 堆栈段：

堆栈段包含一种单一的数据结构：堆栈。

堆栈为函数内部声明的局部变量提供存储空间。

函数调用的时候，堆栈存储相关的一些维护信息。这些信息被称为堆栈结构（stack frame）也叫做过程活动记录（precedure activation record）稍后讨论。

堆栈也可以作为临时存储区，有时候进程需要一些临时存储空间，比如执行一个复杂的计算时，可以把结果压到堆栈中。

值得一提的是：除了递归调用之外，堆栈并非必须。

以函数的调用为例：

c运行时系统在他自己的地址空间内如何管理程序的呢？这里做一个简单的讨论。

c语言自动提供一种用于函数调用的功能：称作调用链（ keepingtrack of the call chain）记录了哪些函数调用哪些函数，以及return执行后，控制将返回什么地方。

解决这个问题的经典机制就是堆栈中的过程活动记录，每一个函数调用都会产生一个过程记录。其实它就是一种数据结构，记录调用后返回调用点需要的全部信息。

如下图就是一个过程活动记录的结构，不同的编译器会有所差别，但目的都是记录调用后返回调用点的信息。

下面展示递归调用过程：

C语言在编译和连接后，将生成代码段（Text）、只读数据段（RO Data）和读写数据段（RW Data）。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。

最后

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