C語言中定義4個內(nèi)存區(qū)間

一個正在運行著的C編譯程序占用的內(nèi)存分為代碼區(qū)、靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、未初始化數(shù)據(jù)區(qū)、堆區(qū) 和 棧區(qū)5個部分。

C語言中定義4個內(nèi)存區(qū)間是: 代碼區(qū), 靜態(tài)存儲區(qū), 棧區(qū), 堆區(qū). 其中棧區(qū)和堆區(qū)是屬于動態(tài)存儲區(qū)可執(zhí)行文件在存儲（也就是還沒有載入到內(nèi)存中）的時候，分為：代碼區(qū)、靜態(tài)區(qū)和未初始化數(shù)據(jù)區(qū)3個部分。

代碼區(qū)

只讀區(qū)域，程序運行過程中無法做任何修改的存儲區(qū)域。用于存放代碼和常量。

存放CPU執(zhí)行的機(jī)器指令。通常，代碼區(qū)是可共享的（即另外的執(zhí)行程序可以調(diào)用它），因為對于頻繁被執(zhí)行的程序，只需要在內(nèi)存中有一份代碼即可。代碼區(qū)通常是只讀的，使其只讀的原因是防止程序意外地修改了它的指令。另外，代碼區(qū)還規(guī)劃了局部變量的相關(guān)信息。

代碼區(qū) 指令根據(jù)程序設(shè)計流程依次執(zhí)行，對于順序指令，則只會執(zhí)行一次（每個進(jìn)程），如果反復(fù)，則需要使用跳轉(zhuǎn)指令，如果進(jìn)行遞歸，則需要借助棧來實現(xiàn)。

代碼段： 代碼段通常是指用來存放程序執(zhí)行代碼的一塊內(nèi)存區(qū)域。這部分區(qū)域的大小在程序運行前就已經(jīng)確定，并且內(nèi)存區(qū)域通常屬于只讀, 某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫，即允許修改程序。

在代碼段中，也有可能包含一些只讀的常數(shù)變量，例如字符串常量等

。代碼區(qū)的指令中包括操作碼和要操作的對象（或?qū)ο蟮刂芬茫?。如果是立即?shù)（即具體的數(shù)值，如5），將直接包含在代碼中；如果是局部數(shù)據(jù)，將在棧區(qū)分配空間，然后引用該數(shù)據(jù)地址；如果是BSS區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，在代碼中同樣將引用該數(shù)據(jù)地址。另外，代碼段還規(guī)劃了局部數(shù)據(jù)所申請的內(nèi)存空間信息。

數(shù)據(jù)區(qū)：可讀可寫區(qū)域，程序運行過程中可做任意修改的存儲區(qū)域。用于存放變量

靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)

該區(qū)包含了在程序中明確被初始化的全局變量、靜態(tài)變量（包括全局靜態(tài)變量和局部靜態(tài)變量）和常量數(shù)據(jù)（如字符串常量），注意 （只初始化一次）。例如，一個不在任何函數(shù)內(nèi)的聲明（全局?jǐn)?shù)據(jù)）：

int max = 99;

使得變量max根據(jù)其初始值被存儲到初始化數(shù)據(jù)區(qū)中。

static min = 100;

這聲明了一個靜態(tài)數(shù)據(jù)，如果是在任何函數(shù)體外聲明，則表示其為一個全局靜態(tài)變量，如果在函數(shù)體內(nèi)（局部），則表示其為一個局部靜態(tài)變量。另外，如果在函數(shù)名前加上static，則表示此函數(shù)只能在當(dāng)前文件中被調(diào)用。

數(shù)據(jù)段：通常是指用來存放程序中已初始化的全局變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配。數(shù)據(jù)段中的靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)存放的是程序中已初始化的全局變量、靜態(tài)變量和常量。

未初始化數(shù)據(jù)區(qū)

未初始化數(shù)據(jù)區(qū)。亦稱BSS區(qū)，存入的是全局未初始化變量。BSS這個叫法是根據(jù)一個早期的匯編運算符而來，這個匯編運算符標(biāo)志著一個塊的開始。BSS區(qū)的數(shù)據(jù)在程序開始執(zhí)行之前被內(nèi)核初始化為0或者空指針（NULL）。例如一個不在任何函數(shù)內(nèi)的聲明：

long sum[1000];

將變量sum存儲到未初始化數(shù)據(jù)區(qū)。

BSS 段：通常是指用來存放程序中未初始化的全局變量的一塊內(nèi)存區(qū)域。BSS 是英文Block Started by Symbol 的簡稱。BSS 段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配，即程序一開始就將其清零了。一般在初始化時BSS段部分將會清零。

棧區(qū)

棧區(qū)（stack）。由編譯器自動分配釋放內(nèi)存的區(qū)間，所得的內(nèi)存空間一般都是連續(xù)的，是用來存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值等。存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值，以及在進(jìn)行任務(wù)切換時存放當(dāng)前任務(wù)的上下文內(nèi)容。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。每當(dāng)一個函數(shù)被調(diào)用，該函數(shù)返回地址和一些關(guān)于調(diào)用的信息，比如某些寄存器的內(nèi)容，被存儲到棧區(qū)。然后這個被調(diào)用的函數(shù)再為它的自動變量和臨時變量在棧區(qū)上分配空間，這就是C實現(xiàn)函數(shù)遞歸調(diào)用的方法。

每執(zhí)行一次遞歸函數(shù)調(diào)用，一個新的?？蚣芫蜁皇褂?，這樣這個新實例棧里的變量就不會和該函數(shù)的另一個實例棧里面的變量混淆。

棧(stack)：棧又稱堆棧， 是用戶存放程序臨時創(chuàng)建的局部變量，也就是說我們函數(shù)括弧"{ }"中定義的變量，如int[ ] arr = {1, 2, 3};變量arr ( 數(shù)組名) 存儲在棧中，變量arr的值(數(shù)組元素)存儲在堆中(普通結(jié)構(gòu))（但不包括static 聲明的變量，static 意味著在數(shù)據(jù)段中存放變量）。

除此以外，在函數(shù)被調(diào)用時，其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進(jìn)程棧中，并且待到調(diào)用結(jié)束后，函數(shù)的返回值也會被存放回棧中。由于棧的先進(jìn)先出特點，所以棧特別方便用來保存/ 恢復(fù)調(diào)用現(xiàn)場。從這個意義上講，我們可以把堆?？闯梢粋€寄存、交換臨時數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。

堆區(qū)

堆區(qū)（heap）。用于動態(tài)內(nèi)存分配。堆在內(nèi)存中位于bss區(qū)和棧區(qū)之間。一般由程序員分配和釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時有可能由OS回收。堆中的內(nèi)存區(qū)域不是連續(xù)的，還是將有效的內(nèi)存區(qū)域經(jīng)過鏈表指針連接起來的。

堆(heap)： 用于存放進(jìn)程運行中被動態(tài)分配的內(nèi)存段，它的大小并不固定，可動態(tài)擴(kuò)張或縮減。當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc 等函數(shù)分配內(nèi)存時，新分配的內(nèi)存就被動態(tài)添加到堆上（堆被擴(kuò)張）；當(dāng)利用free 等函數(shù)釋放內(nèi)存時，被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除（堆被縮減）。

在將應(yīng)用程序加載到內(nèi)存空間執(zhí)行時，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)代碼段、數(shù)據(jù)段和BSS段的加載，并將在內(nèi)存中為這些段分配空間。棧段亦由操作系統(tǒng)分配和管理，而不需要程序員顯示地管理；堆段由程序員自己管理，即顯式地申請和釋放空間。

另外，可執(zhí)行程序在運行時具有相應(yīng)的程序?qū)傩?。在有操作系統(tǒng)支持時，這些屬性頁由操作系統(tǒng)管理和維護(hù)。

C語言程序編譯完成之后，已初始化的全局變量保存在數(shù)據(jù)段中，未初始化的全局變量保存在BSS段中。數(shù)據(jù)段和代碼段都在可執(zhí)行文件中，由系統(tǒng)從可執(zhí)行文件中加載；而BSS段不在可執(zhí)行文件中，由系統(tǒng)初始化。BSS段只保存沒有值的變量，所以事實上它并不需要保存這些變量的映像。運行時所需要的BSS段大小記錄在目標(biāo)文件中，但是BSS段并不占據(jù)目標(biāo)文件的任何空間。

堆區(qū)與棧區(qū)的差異：

在棧上所申請的內(nèi)存空間是系統(tǒng)自動分配的，所以當(dāng)我們出了變量所在的作用域后，系統(tǒng)會自動我們回收這些空間，而在堆上申請的空間是要我們自己手動操作的，當(dāng)出了相應(yīng)的作用域以后，我們需要調(diào)用free或者delete來釋放所申請的內(nèi)存空間，如果我們不及時得對這些空間進(jìn)行釋放，那么內(nèi)存中的內(nèi)存碎片就越來越多，從而我們的實際內(nèi)存空間也就會變的越 來越少，即，孤立的內(nèi)存塊越來越多。

審核編輯 ：李倩