BSS段、数据段、代码段、堆与栈

BSS段：BSS段（bss segment）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS是英文Block Started by Symbol的简称。BSS段属于静态内存分配。

数据段：数据段（data segment）通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。

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。

堆（heap）：堆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）

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。由于栈的先进先出特点，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。

【例一】

用cl编译两个小程序如下：

程序1:

int ar[30000];

void main()

{

......

}

程序2:

int ar[300000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6 };

void main()

{

......

}

发现程序2编译之后所得的.exe文件比程序1的要大得多。当下甚为不解，于是手工编译了一下，并使用了/FAs编译选项来查看了一下其各自的.asm，发现在程序1.asm中ar的定义如下：

_BSS SEGMENT

?ar@@3PAHA DD 0493e0H DUP (?) ; ar

_BSS ENDS

而在程序2.asm中，ar被定义为：

_DATA SEGMENT

?ar@@3PAHA DD 01H ; ar

DD 02H

DD 03H

ORG $+1199988

_DATA ENDS

区别很明显，一个位于.bss段，而另一个位于.data段，两者的区别在于：全局的未初始化变量存在于.bss段中，具体体现为一个占位符；全局的已初始化变量存于.data段中；而函数内的自动变量都在栈上分配空间。.bss是不占用.exe文件空间的，其内容由操作系统初始化（清零）；而.data却需要占用，其内容由程序初始化，因此造成了上述情况。

【例二】

编译如下程序（test.cpp）:

#include <stdio.h>

#define LEN 1002000

int inbss[LEN];

float fA;

int indata[LEN]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};

double dbB = 100.0;

const int cst = 100;

int main(void)

{

int run[100] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};

for(int i=0; i<LEN; ++i)

printf("%d ", inbss[i]);

return 0;

}

命令：cl /FA test.cpp 回车 (/FA:产生汇编代码)

产生的汇编代码(test.asm):

TITLE test.cpp

.386P

include listing.inc

if @Version gt 510

.model FLAT

else

_TEXT SEGMENT PARA USE32 PUBLIC 'CODE'

_TEXT ENDS

_DATA SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'DATA'

_DATA ENDS

CONST SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'CONST'

CONST ENDS

_BSS SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'BSS'

_BSS ENDS

_TLS SEGMENT DWORD USE32 PUBLIC 'TLS'

_TLS ENDS

FLAT GROUP _DATA, CONST, _BSS

ASSUME CS: FLAT, DS: FLAT, SS: FLAT

endif

PUBLIC ?inbss@@3PAHA ; inbss

PUBLIC ?fA@@3MA ; fA

PUBLIC ?indata@@3PAHA ; indata

PUBLIC ?dbB@@3NA ; dbB

_BSS SEGMENT

?inbss@@3PAHA DD 0f4a10H DUP (?) ; inbss

?fA@@3MA DD 01H DUP (?) ; fA

_BSS ENDS

_DATA SEGMENT

?indata@@3PAHA DD 01H ; indata

DD 02H

DD 03H

DD 04H

DD 05H

DD 06H

DD 07H

DD 08H

DD 09H

ORG $+4007964

?dbB@@3NA DQ 04059000000000000r ; 100 ; dbB

_DATA ENDS

PUBLIC _main

EXTRN _printf:NEAR

_DATA SEGMENT

$SG537 DB '%d ', 00H

_DATA ENDS

_TEXT SEGMENT

_run$ = -400

_i$ = -404

_main PROC NEAR

; File test.cpp

; Line 13

push ebp

mov ebp, esp

sub esp, 404 ; 00000194H

push edi

; Line 14

mov DWORD PTR _run$[ebp], 1

mov DWORD PTR _run$[ebp+4], 2

mov DWORD PTR _run$[ebp+8], 3

mov DWORD PTR _run$[ebp+12], 4

mov DWORD PTR _run$[ebp+16], 5

mov DWORD PTR _run$[ebp+20], 6

mov DWORD PTR _run$[ebp+24], 7

mov DWORD PTR _run$[ebp+28], 8

mov DWORD PTR _run$[ebp+32], 9

mov ecx, 91 ; 0000005bH

xor eax, eax

lea edi, DWORD PTR _run$[ebp+36]

rep stosd

; Line 15

mov DWORD PTR _i$[ebp], 0

jmp SHORT $L534

$L535:

mov eax, DWORD PTR _i$[ebp]

add eax, 1

mov DWORD PTR _i$[ebp], eax

$L534:

cmp DWORD PTR _i$[ebp], 1002000 ; 000f4a10H

jge SHORT $L536

; Line 16

mov ecx, DWORD PTR _i$[ebp]

mov edx, DWORD PTR ?inbss@@3PAHA[ecx*4]

push edx

push OFFSET FLAT:$SG537

call _printf

add esp, 8

jmp SHORT $L535

$L536:

; Line 17

xor eax, eax

; Line 18

pop edi

mov esp, ebp

pop ebp

ret 0

_main ENDP

_TEXT ENDS

END

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通过汇编文件可以看到，数组inbss和indata位于不同的段（inbss位于bss段，而indata位于data段）

若把test.cpp中的indata数组拿掉，查看生成的exe文件的大小，可以发现，indata拿掉之后exe文件的大小小了很多。而若拿掉的是inbss数组，exe文件大小跟没拿掉时相差无几。

说明了：

bss段（未手动初始化的数据）并不给该段的数据分配空间，只是记录数据所需空间的大小。

data（已手动初始化的数据）段则为数据分配空间，数据保存在目标文件中。
数据段包含经过初始化的全局变量以及它们的值。BSS段的大小从可执行文件中得到 ，然后链接器得到这个大小的内存块，紧跟在数据段后面。当这个内存区进入程序的地址空间后全部清零。包含数据段和BSS段的整个区段此时通常称为数据区。