嵌入式Linux上的C语言编程实践--第13章C语言程序的内存布局教程.ppt

第13章 C语言程序的内存布局 第14章 嵌入式C语言常用语法 第15章 嵌入式C语言编程的技巧 13.1 C语言程序的存储区域 由C语言源程序形成可执行程序（二进制文件），需要经过编译、汇编、连接三个阶段 编译：根据C源程序生成汇编程序 汇编：根据汇编程序翻译成二进制机器代码 连接：将各个源文件生成的二进制机器代码组合成一个文件。 C源文件经过编译－汇编－连接后，将形成一个统一的文件，它由代码段（Code/Text）、只读数据段（RO data）和读写数据段（RW data）三部分组成。在运行时又会产生另外三部分：未初始化数据段（BSS）、堆（Heap）和栈（Stack）。各个部分代表了不同的存储区域。 1.代码段（code或text） 代码段由程序中可执行的机器代码组成。 2.只读数据段（RO data） 只读数据段是程序中使用的一些不能被更改的数据，可以用查表的方式使用这些数据。 程序中由const定义的常量、其他的字符串常量将位于此段中。 由于这些数据不能被更改，因此，这些数据在嵌入式应用中需要放置在只读存储器中。 已初始化读写数据段（RW data） 程序中声明的已初始化的全局变量或静态局部变量，在程序执行时需要位于可读写的内存区域内，以供程序运行时读写。 4.未初始化数据段(BSS--Block Start by Symbol) 未初始化数据是在程序中声明、但没有被初始化的全局变量或局部静态变量。 这些变量在程序运行前不需要占用存储器空间。 5.堆（heap） 堆内存只在程序运行时出现，通常由程序员分配和释放。在有操作系统时，如果程序没有释放，操作系统可能在程序结束后回收内存。 6.栈（stack） 栈内存只在程序运行时出现，在函数内部使用的自动变量、函数的参数以及返回值将使用栈空间。 由编译器自动分配和释放。 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 堆和栈属于动态区域 代码段、只读数据段和读写数据段将在连接后产生。 未初始化数据段将在程序初始化时开辟。 堆和栈将在程序的运行中分配和释放。 C语言程序的组成分为映像和运行时两种状态： 映像－－静态结构：可执行程序加载到内存前的状态。此时，文件中将只包含代码段、只读数据段和读写数据段。 在程序加载到内存后、运行之前，将动态生成未初始化数据段。 在程序的运行过程中将动态生成堆和栈区域。 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）。 C语言目标文件的内存布局（静态结构） 13.2 C语言程序的段 13.2.1 段的分类 每一个C源程序生成的目标代码将包含源程序所需表达的所有信息和功能，目标代码中各段的生成情况如下: 1.代码段(code) 代码段由程序中的各个函数产生。 函数的每一条语句经过编译和汇编最终将生成二进制的机器代码，这些机器代码将放在代码段中。 2.只读数据段（RO data） 该数据段中的数据只能读不能写。 编译器将程序中不需要改变的数据放入只读数据段中。 以下语法定义的数据将放于只读数据段中： 只读全局量：由const修饰的全局变量。 只读局部量：由const修饰的局部变量。 程序中使用的常量：主要是字符串常量。如编译器会把printf(“Hello World!\n”)中的字符串放入只读数据段中。 3.读写数据段（RW data） 目标文件中可读可写的数据区，有时也称为已初始化数据段。 与代码段、只读数据段同属程序的静态区域，但读写数据段具有可写的特点。 以下变量将放入读写数据段： 已初始化全局（静态）变量 已初始化局部静态变量 放入读写数据段中的变量必须是在程序中进行初始化了的变量，如果没有初始化，将被放在未初始化数据段中。 4.未初始化数据段（BSS） 未初始化数据段也属于静态数据区 该段中的数据没有经过初始化，因此，它只会在目标文件中被标识，而不会真正作为目标文件中的一个段，该段只在运行的初始化阶段产生。 该段的大小不会影响目标文件的大小。 （可在一个文件中定义一个较大的数组，观察对该数组初始化和未初始化两种情况生成的可执行文件大小。） 程序中的未初始化全局变量、静态局部变量均放于未初始化数据段中。 在C语言中，变量定义与段的对应关系： 1．在函数体中定义的自动变量是在栈上，不需要在程序中进行管理，由编译器处理；在函数体中定义的静态变量是在全局区（静态区）：被初始化了的在读写数据段，未初始化的在未初始化数据段。 2．用malloc，calloc，realloc等内存分配函数所分配的内存空间在堆上，程序必须保证在使用后用free释放，否则会发生内存泄漏。 3．所有函数体外定义的是全局变量，加了static修饰符后的变量不管在函数内