（转载）堆栈、BSS段、代码段、数据段、RO、RW、ZI等概念区分

最前言

如有任何表述不对的地方，欢迎及时指正。
技术小白，主要写个博客帮助自己总结和梳理知识，基本上都是拷贝的别人家的文字，根据自己的理解和逻辑重新梳理顺序的。

 

一 预备知识

在区分一个程序的堆栈、bss、text段、RO、RW、ZI等概念时，首先区分一下程序进程和程序文件，然后了解一下哈弗结构和冯诺依曼结构。 

程序进程就是程序运行时的程序，程序文件是编译后生成的可执行文件，比如.bin文件等，这两个概念很好区分，特别强调一下，分开表达主要是怕读者在阅读过程中混淆了。

哈佛结构和冯诺依曼结构的主要区别就是处理器能不能实现取指令和取数据的并发进行。嵌入式芯片中主要是哈佛结构，PC机上是冯诺依曼结构。

经典的哈佛结构：
程序存储器和数据存储器是各自独立的存储器。处理器应该有两套总线，一套是程序存储器的数据和地址总线，一套是数据存储器的数据和地址总线。取指令和取数据能并发进行。51的程序进程的逻辑代码段放在ROM中，而变量部分则放在RAM中，取ROM中的指令和RAM中的变量是两套总线。

改进型哈佛结构：
程序存储器和数据存储器是各自独立的存储器。处理器只有一套总线，分时访问程序存储器和数据存储器，但是在处理器中有icache和dcache将程序和数据分开，所以处理器仍然可以并步执行取指令和取数据。从ARM9开始以后所有的ARM处理器内核都是改进型的哈佛结构。ARM的逻辑代码和变量都是存放在RAM中的，但是，它在内存中划分了两部分的空间，其中一部分放逻辑代码，另一部分存放变量，之间不会相互干扰。

冯诺依曼结构：
没有程序存储空间和数据存储空间之分。处理器只有一套总线，取指令和取数据是不能同时进行的。程序进程全部在RAM中，他们之间一般是按照代码的执行顺序依次存储。由于全部在RAM中，运行速度快，所需的RAM多。

 

二 程序文件中的分区：
备注：只针对嵌入式，pc程序文件没有探究过。小标题“程序文件中的分区”其实不是很恰当，不知道该如何形容，此部分概念通常出现在一个程序编译完成后的大小统计，请自行理解。

相关概念：Code，RO_data，RW_data，ZI_data，RO，RW，常出现在嵌入式程序编译完成后的统计，例如MDK，IAR，ARM GCC。

有些技术文章中会直接使用RO，请注意区分RO和RO-data的区别。 

Code：即代码域，它指的是编译器生成的机器指令。
RO_data：ReadOnly data，即只读数据域，它指程序中用到的只读数据，全局变量，例如C语言中const关键字定义的全局变量就是典型的RO-data。
RW_data：ReadWrite data，即可读写数据域，它指初始化为“非0值”的可读写数据，程序刚运行时，这些数据具有非0的初始值，且运行的时候它们会常驻在RAM区，因而应用程序可以修改其内容。例如全局变量或者静态变量，且定义时赋予“非0值”给该变量进行初始化。
ZI_data：ZeroInitialie data，即0初始化数据，它指初始化为“0值”的可读写数据域，它与RW_data的区别是程序刚运行时这些数据初始值全都为0，而后续运行过程与RW-data的性质一样，它们也常驻在RAM区，因而应用程序可以更改其内容。包括未初始化的全局变量，和初始化为0的全局变量。
RO：只读区域，包括RO_data和code。 

当程序存储在ROM中时，所占用的大小为Code + RO_data + RW_data 。
当程序执行时， RW_data和 ZI_data在RAM中，RO_data和code视cpu架构（51、arm、x86）不同处于ROM或者RAM中。其中ZI_data对应了BSS段，RW_data对应数据段，code对应代码段， RO_data对应数据段。

 

 三 程序进程中的分区：

相关概念：堆(heap)，栈(stack)，BSS段，数据段(data)，代码段(code /text)，全局静态区，文字常量区，程序代码区。
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。
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。
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，用户存放程序临时创建的局部变量。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。由于栈的后进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。

 

全局静态区，文字常量区，程序代码区是从内存地址分配的角度来描述的。
全局区（静态区）（static）—，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。

文字常量区—常量字符串就是放在这里的。
程序代码区—存放函数体的二进制代码。

针对上述概念，文章 https://www.cnblogs.com/huhuuu/p/3440187.html中具体描述了，例如对于初始化的全局变量和为初始化的全局变量，虽然分别属于数据段和BSS段，但在程序具体运行时，分配的内存地址是挨着的。同理，文字常量的地址也是连续的。 

四 总结
以上几个概念的对应关系如下表中所示：
备注:粉色部分的code和RO_data文字颜色为灰色，表示可能发生在ROM，也可能发生在RAM，根据架构不同而不同。

 

 

 

 

 参考
https://blog.csdn.net/andylauren/article/details/52259652
https://www.cnblogs.com/huhuuu/p/3440187.html
https://blog.csdn.net/qq_25827755/article/details/52297383
http://www.cnblogs.com/amanlikethis/p/3344558.html