（转）BSS段、数据段、代码段、堆与栈
原文：http://www.cppblog.com/prayer/archive/2009/08/17/93594.html
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。
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原文：http://hi.baidu.com/xiaoyue1800/item/3697abf77f1c33c5531c26d9
“Block Started bySymbol”的缩写，意为“以符号开始的块”。
BSS是Unix链接器产生的未初始化数据段。其他的段分别是包含程序代码的“text”段和包含已初始化数据的“data”段。BSS段的变量只有名称和大小却没有值。此名后来被许多文件格式使用，包括PE。“以符号开始的块”指的是编译器处理未初始化数据的地方。BSS节不包含任何数据，只是简单的维护开始和结束的地址，以便内存区能在运行时被有效地清零。BSS节在应用程序的二进制映象文件中并不存在。
在采用段式内存管理的架构中（比如intel的80x86系统），bss段（Block Started by Symbolsegment）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，一般在初始化时bss段部分将会清零。bss段属于静态内存分配，即程序一开始就将其清零了。
比如，在C语言之类的程序编译完成之后，已初始化的全局变量保存在.data段中，未初始化的全局变量保存在.bss 段中。
text和data段都在可执行文件中（在嵌入式系统里一般是固化在镜像文件中），由系统从可执行文件中加载；而bss段不在可执行文件中，由系统初始化。
各个段的关系
图3-1所示为可执行代码存储时结构和运行时结构的对照图。一个正在运行着的C编译程序占用的内存分为代码区、初始化数据区、未初始化数据区、堆区和栈区5个部分。
（点击查看大图）图3-1 C程序的内存布局
（1）代码区（textsegment）。代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，则只会执行一次（每个进程），如果反复，则需要使用跳转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。
代码区的指令中包括操作码和要操作的对象（或对象地址引用）。如果是立即数（即具体的数值，如5），将直接包含在代码中；如果是局部数据，将在栈区分配空间，然后引用该数据地址；如果是BSS区和数据区，在代码中同样将引用该数据地址。
（2）全局初始化数据区/静态数据区（Data Segment）。只初始化一次。
（3）未初始化数据区（BSS）。在运行时改变其值。
（4）栈区（stack）。由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。每当一个函数被调用，该函数返回地址和一些关于调用的信息，比如某些寄存器的内容，被存储到栈区。然后这个被调用的函数再为它的自动变量和临时变量在栈区上分配空间，这就是C实现函数递归调用的方法。每执行一次递归函数调用，一个新的栈框架就会被使用，这样这个新实例栈里的变量就不会和该函数的另一个实例栈里面的变量混淆。
（5）堆区（heap）。用于动态内存分配。堆在内存中位于bss区和栈区之间。一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时有可能由OS回收。
之所以分成这么多个区域，主要基于以下考虑：
一个进程在运行过程中，代码是根据流程依次执行的，只需要访问一次，当然跳转和递归有可能使代码执行多次，而数据一般都需要访问多次，因此单独开辟空间以方便访问和节约空间。
临时数据及需要再次使用的代码在运行时放入栈区中，生命周期短。
全局数据和静态数据有可能在整个程序执行过程中都需要访问，因此单独存储管理。
堆区由用户自由分配，以便管理。
下面通过一段简单的代码来查看C程序执行时的内存分配情况。相关数据在运行时的位置如注释所述。
//main.cpp
int a = 0; //a在全局已初始化数据区
char *p1; //p1在BSS区（未初始化全局变量）
main()
{
int b; //b在栈区
char s[] = "abc"; //s为数组变量，存储在栈区，
//"abc"为字符串常量，存储在已初始化数据区
char *p1，p2; //p1、p2在栈区
char *p3 = "123456"; //123456\0在已初始化数据区，p3在栈区
static int c =0； //C为全局（静态）数据，存在于已初始化数据区
//另外，静态数据会自动初始化
p1 = (char *)malloc(10);//分配得来的10个字节的区域在堆区
p2 = (char *)malloc(20);//分配得来的20个字节的区域在堆区
free(p1);
free(p2);
}
