Text、Data、BSS、Heap、Stack

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（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（函数形参）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。

由于栈的先进后出(FILO)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。

这样的概念，不知道最初来源于哪里的规定，但在当前的计算机程序设计中是很重要的一个基本概念。

而且在嵌入式系统的设计中也非常重要，牵涉到嵌入式系统运行时的内存大小分配，存储单元占用空间大小的问题。

在采用段式内存管理的架构中（比如intel的80x86系统），bss段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。

 .text段是代码段。它用来放程序代码（code）。它通常是只读的（程序代码，编译好了就确定了，不可能改来改去的嘛）。

.data段是数据段。它用来存放初始化了的（initailized）全局变量（global）和初始化了的静态变量（static）。它是可读可写的。

.bss段是全局变量数据段。它用来存放未初始化的（uninitailized）全局变量（global）和未初始化的静态变量（static）。它也是可读可写的。bss是英文Block Started by Symbol的缩写。之所以把bss跟data分开来，是因为系统会为这些bss段的变量的初值清零。

.constdata段是常量数据段。它用来存放常量（const）。它也是只读的。

源程序中使用malloc分配的内存就是bss这一块，它的大小不是根据data的大小确定的，主要是由程序中同时分配内存最大值所确定的，不过如果超出了范围，也就是分配失败，可以等空间释放之后再分配。

以上这些段，用户可以非常灵活的定义其首地址和大小。但对大部分用户来说，程序代码区在ROM或FLASH中，可读写区域在SRAM或DRAM中。考虑一下自己程序规模，函数调用规模，内存使用大小，然后，参照一个连接定位文件，稍加修改就可以了

栈（stack）就是通常我们所说的堆栈。它用来保存函数的局部变量和参数。其操作方式类似于数据结构中的栈，是一种“后进先出”（Last In First Out，LIFO）的数据结构。这意味着最后放到栈上的数据，将会是第一个从栈上移走的数据，对于哪些暂时存储的信息，和不需要长时间保存的信息来说，LIFO这种数据结构非常理想。在调用函数或过程后，系统通常会清除栈上保存的局部变量、函数调用信息及其它信息。栈的顶部通常在可读写的RAM区的最后，其地址空间通常“向下减少”，即当栈上保存的数据越多，栈的地址就越小。

堆（heap）就是通常我们说的动态内存分配。它用来管理动态内存的。其操作方式跟数据结构中的堆，是不同的。

在ARM的集成开发环境中，

1、只读的代码段称为Code段，即上述的.text段。

2、只读的常量数据段，被称作RO Data段，即上述的.constdata段。

以上两个段统称为RO段（Read Only），放在ROM或FLASH等非易失性器件中。

3、可读可写的初始化了的全局变量和静态变量段，被称作RW Data段（ReadWrite)，即上述的.bss段。

4、可读可写的未初始化的全局变量和静态变量段，被称作ZI Data段（Zero Init），即上述的.data段。因为这个段里的变量要被初始化为零，所以叫ZI段。

以上两个段统称为RW段，而在运行时，它必须重新装载到可读可写的RAM中。

bss和data的区别：
    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；

    .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。

    若这样定义一个全局变量：int g_inBss[9] ;
    则它在.bss段,这里占用占位符的空间。

    若这样定义一个全局变量：int g_inData[9] ={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    则它在.data段,程序占用数组全部大小的空间。

bss和data的联系：
    都在rw区域;
    bss段在运行起来成为进程之后，占的空间大小和data就相同了。

堆(heap)上数组：一般自己申请，C用malloc，C++用new。一般的可用空间比较大。

栈(stack)上数组：一般系统自动分配，直接定义所开的数组的大小，最大一般为1M或2M。

 BSS段

是“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。

下图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。

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);
}

计算机中的内存按字节编址

每个地址的存储单元可以存放一个字节（8个bit）的数据

cpu通过内存地址获取指令和数据

并不关心这个地址所代表的空间具体在什么位置，怎么分布，

因为硬件的设计保证一个地址对应着一个固定的空间。

即：内存地址和地址指向的空间共同构成了一个内存单元

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C语言编写的程序而言，内存主要分为5部分

(1)栈和(2)堆是运行时   系统分配的空间

(3)BSS段(未初始化)、(4)数据段（已初始化）、(5)代码段是由编译器分配空间

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BSS段、数据段、代码段是由编译器分配空间，在程序启动时加载

由于未初始化的全局存放在BSS段，

已初始化的全局变量存放在数据段

程序中应该   尽量少的使用全局变量一节省程序编译和启动时间

全局变量是只要进程存在就会一直存在，一直占用内存

全局变量在程序启动的时候才会去加载，所以全局变量不能太多

太多会增加启动时间 和 增加编译时间（打包时间变长）

两种存储器

FLASH

Flash Memory（闪速存储器）是一种安全、快速的存储体，具有体积小、容量大、成本低、掉电不丢失等一系列优点，已成为嵌入式系统中数据和程序最主要的载体。

Flash是区块结构，即在物理结构上分成若干个物理块，区块之间相互独立。

Flash写操作必须先擦后写，Flash只能将数据位由1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器写之前必须先执行擦除操作，擦操作的最小单位是一个区块，而不是一个字节。

RAM

RAM(Random Access Memory)又称随机存取存储器，也叫内存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。速度很快，断电RAM不保留数据。

RAM主要用来存储程序中用到的全局变量、堆栈等。

三种存储区

map中三种内存

编译完工程会生成一个.map 的文件，该文件的最后说明了ROM和RAM占用空间大小，如下图所示：
 

其中ROM就是程序烧录到FLASH中的大小，RW就是占用RAM大小.

RO

RO (Read Only ): 只读区域, 需要长久保存，烧录到Flash中,下文的text段和constdata段属于此属性区

RW

RW (Read Write): 可读可写，通常为全局变量和静态变量，下文中的.data段和.bss属于RW区

ZI

ZI (Zero Init): 没有进行初始化或者初始化为0，系统上电时会主动把此区域数据进行0初始化，下文的.bss段就是. 另外, 可翻看Keil工具编译的map文件，Heap和Stack区也进行了Zero的属性标注, 因此，Heap和Stack也可认为是ZI区域

ROM与RAM数据比较

六段段

.text

.text代码段: 用来放程序代码（code）， 在代码编译完成后, 长久只读存放于此，属于图中的代码段

.constdata

.constdata只读常量数据段: const限定的数据类型存放在此，属于图中的常量存储区

.data

用来存放初始化不为0的全局变量(global)和静态变量(static)，它是可读可写的，属于图中的静态存储区

.bss

.bss的英文是Block Started by Symbol，翻译过来就是由符号开始的块。此部分类似于数据部分，只是它不占用可执行文件中的空间。

bss通常是指用来存放程序中没有初始化或初始化为0的全局变量和静态变量的一块内存区域，可读可写，属于图中的静态存储区，如果变量未初始化，系统会将变量初始化为0

heap

heap堆区: 通常我们说的动态内存分配，使用malloc/free进行申请和释放，属于动态存储区.

stack

stack栈区: 在代码执行时用来保存函数的局部变量和参数，属于动态存储区.

reference:

https://zhuanlan.zhihu.com/p/348026261

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