程式或-記憶體區域分配（五個段）
一.
在學習之前我們先看看ELF檔案。
ELF分為三種類型：.o 可重定位檔案(relocalble file)，可執行檔案以及共享庫(shared library)，三種格式基本上從結構上是一樣的，只是具體到每一個結構不同。下面我們就從整體上看看這3種格式從檔案內容上儲存的方式，spec上有張圖是比較經典的：如上圖：
其實從檔案儲存的格式來說，上面的兩種view實際上是一樣的，Segment實際上就是由section組成的，將相應的一些section對映到一起就叫segment了,就是說segment是由0個或多個section組成的，實際上本質都是section。在這裡我們首先來仔細瞭解一下section和segment的概念：section就是相同或者相似資訊的集合，比如我們比較熟悉的.text .data .bss section，.text是可執行指令的集合，.data是初始化後資料的集合，.bss是未初始化資料的集合。實際上我們也可以將一個程式的所有內容都放在一起，就像dos一樣，但是將可執行程式分成多個section是很有好處的，比如說我們可以將.text section放在memory的只讀空間內，將可變的.data section放在memory的可寫空間內。
從可執行檔案的角度來講，如果一個數據未被初始化那就不需要為其分配空間，所以.data和.bss一個重要的區別就是.bss並不佔用可執行檔案的大小，它只是記載需要多少空間來儲存這些未初始化資料，而不分配實際的空間。
可以通過命令 $ readelf -l a.out 檢視檔案的格式和組成。
二.
站在組合語言的角度，一個程式分為：
資料段 -- DS
堆疊段 -- SS
程式碼段 -- CS
擴充套件段 -- ES
站在高階語言的角度，根據APUE，一個程式分為如下段：
text
data (initialized)
bss
stack
heap
1.一般情況下，一個可執行二進位制程式(更確切的說，在Linux作業系統下為一個程序單元，在UC/OSII中被稱為任務)在儲存(沒有調入到記憶體執行)時擁有3個部分，分別是程式碼段(text)、資料段(data)和BSS段。這3個部分一起組成了該可執行程式的檔案。
★★可執行二進位制程式 = 程式碼段(text)＋資料段(data)+BSS段★★
2.而當程式被載入到記憶體單元時，則需要另外兩個域：堆域和棧域。圖1-1所示為可執行程式碼儲存態和執行態的結構對照圖。一個正在執行的C程式佔用的記憶體區域分為程式碼段、初始化資料段、未初始化資料段(BSS)、堆、棧5個部分。
★★正在執行的C程式 = 程式碼段+初始化資料段(data)+未初始化資料段(BSS)+堆+棧★★
3.在將應用程式載入到記憶體空間執行時，作業系統負責程式碼段、資料段和BSS段的載入，並將在記憶體中為這些段分配空間。棧亦由作業系統分配和管理，而不需要程式設計師顯示地管理；堆段由程式設計師自己管理，即顯示地申請和釋放空間。
4.動態分配與靜態分配，二者最大的區別在於:1. 直到Run-Time的時候，執行動態分配，而在compile-time的時候，就已經決定好了分配多少Text+Data+BSS+Stack。2.通過malloc()動態分配的記憶體，需要程式設計師手工呼叫free()釋放記憶體，否則容易導致記憶體洩露，而靜態分配的記憶體則在程序執行結束後系統釋放(Text, Data), 但Stack段中的資料很短暫，函式退出立即被銷燬。
圖1-1（從可執行檔案a.out的角度來講，如果一個數據未被初始化那就不需要為其分配空間，所以.data和.bss一個重要的區別就是.bss並不佔用可執行檔案的大小，它只是記載需要多少空間來儲存這些未初始化資料，而不分配實際的空間）
三.
程式碼段 --text（code segment/text segment）
text段在記憶體中被對映為只讀，但.data和.bss是可寫的。
text段是程式程式碼段，在AT91庫中是表示程式段的大小，它是由編譯器在編譯連線時自動計算的，當你在連結定位檔案中將該符號放置在程式碼段後，那麼該符號表示的值就是程式碼段大小，編譯連線時，該符號所代表的值會自動代入到源程式中。
資料段 -- data
data包含靜態初始化的資料，所以有初值的全域性變數和static變數在data區。段的起始位置也是由連線定位檔案所確定，大小在編譯連線時自動分配，它和你的程式大小沒有關係，但和程式使用到的全域性變數，常量數量相關。資料段屬於靜態記憶體分配。
bss段--bss
bss是英文Block Started by Symbol的簡稱，通常是指用來存放程式中未初始化的全域性變數的一塊記憶體區域，在程式載入時由核心清0。BSS段屬於靜態記憶體分配。它的初始值也是由使用者自己定義的連線定位檔案所確定，使用者應該將它定義在可讀寫的RAM區內，源程式中使用malloc分配的記憶體就是這一塊，它不是根據data大小確定，主要由程式中同時分配記憶體最大值所確定，不過如果超出了範圍，也就是分配失敗，可以等空間釋放之後再分配。BSS段屬於靜態記憶體分配。
stack：
棧(stack)儲存函式的區域性變數（但不包括static宣告的變數， static 意味著 在資料段中 存放變數），引數以及返回值。是一種“後進先出”（Last In First Out，LIFO）的資料結構，這意味著最後放到棧上的資料，將會是第一個從棧上移走的資料。對於哪些暫時存貯的資訊，和不需要長時間儲存的資訊來說，LIFO這種資料結構非常理想。在呼叫函式或過程後，系統通常會清除棧上儲存的區域性變數、函式呼叫資訊及其它的資訊。棧另外一個重要的特徵是，它的地址空間“向下減少”，即當棧上儲存的資料越多，棧的地址就越低。棧（stack）的頂部在可讀寫的RAM區的最後。
heap:
堆(heap)儲存函式內部動態分配記憶體，是另外一種用來儲存程式資訊的資料結構，更準確的說是儲存程式的動態變數。堆是“先進先出”（First In first Out，FIFO）資料結構。它只允許在堆的一端插入資料，在另一端移走資料。堆的地址空間“向上增加”，即當堆上儲存的資料越多，堆的地址就越高。
下圖是APUE中的一個典型C記憶體空間分佈圖：
所以可以知道傳入的引數,區域性變數,都是在棧頂分佈,隨著子函式的增多而向下增長.
函式的呼叫地址(函式執行程式碼),全域性變數,靜態變數都是在分配記憶體的低部存在,而malloc分配的堆則存在於這些記憶體之上,並向上生長.
舉例1:
#include <stdio h="">
const int g_A = 10; //程式碼段
int g_B = 20; //資料段
static int g_C = 30; //資料段
static int g_D; //BSS段
int g_E; //BSS段
char *p1; //BSS段
void main( )
{
int local_A; //棧
int local_B; //棧
static int local_C = 0; //資料段
static int local_D; //資料段
char *p3 = "123456"; //123456在程式碼段，p3在棧上
p1 = (char *)malloc( 10 ); //堆，分配得來得10位元組的區域在堆區
strcpy( p1, "123456" ); //123456{post.content}放在常量區，編譯器可能會將它與p3所指向 的"123456"優化成一塊
printf("hight address\n");
printf("-------------棧--------------\n");
printf( "棧, 區域性變數, local_A, addr:0x%08x\n", &local_A );
printf( "棧, 區域性變數,(後進棧地址相對local_A低) local_B, addr:0x%08x\n", &local_B );
printf("-------------堆--------------\n");
printf( "堆, malloc分配記憶體, p1, addr:0x%08x\n", p1 );
printf("------------BSS段------------\n");
printf( "BSS段, 全域性變數, 未初始化 g_E, addr:0x%08x\n", &g_E, g_E );
printf( "BSS段, 靜態全域性變數, 未初始化, g_D, addr:0x%08x\n", &g_D );
printf( "BSS段, 靜態區域性變數, 初始化, local_C, addr:0x%08x\n", &local_C);
printf( "BSS段, 靜態區域性變數, 未初始化, local_D, addr:0x%08x\n", &local_D);
printf("-----------資料段------------\n");
printf( "資料段,全域性變數, 初始化 g_B, addr:0x%08x\n", &g_B);
printf( "資料段,靜態全域性變數, 初始化, g_C, addr:0x%08x\n", &g_C);
printf("-----------程式碼段------------\n");
printf( "程式碼段,全域性初始化變數, 只讀const, g_A, addr:0x%08x\n\n", &g_A);
printf("low address\n");
return;
}
</stdio>
執行結果：
hight address
-------------棧--------------
棧, 區域性變數, local_A, addr:0xffa70c1c
棧, 區域性變數,(後進棧地址相對local_A低) local_B, addr:0xffa70c18
-------------堆--------------
堆, malloc分配記憶體, p1, addr:0x087fe008
------------BSS段------------
BSS段, 全域性變數, 未初始化 g_E, addr:0x08049a64
BSS段, 靜態全域性變數, 未初始化, g_D, addr:0x08049a5c
BSS段, 靜態區域性變數, 初始化, local_C, addr:0x08049a58
BSS段, 靜態區域性變數, 未初始化, local_D, addr:0x08049a54
-----------資料段------------
資料段,全域性變數, 初始化 g_B, addr:0x08049a44
資料段,靜態全域性變數, 初始化, g_C, addr:0x08049a48
-----------程式碼段------------
程式碼段,全域性初始化變數, 只讀const, g_A, addr:0x08048620
low address
注意：
編譯時需要-g選項，這樣才可以看elf資訊；
readelf -a a.out
檢視這個執行檔案的elf資訊，摘錄部分如下：重點注意其中data段，text段還要有bss段的地址，然後比較這個地址和上面的執行結果，是否是在elf檔案的各個段的地址之內。
Section Headers:
[Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .interp PROGBITS 08048114 000114 000013 00 A 0 0 1
[ 2] .note.ABI-tag NOTE 08048128 000128 000020 00 A 0 0 4
[ 3] .gnu.hash GNU_HASH 08048148 000148 000020 04 A 4 0 4
[ 4] .dynsym DYNSYM 08048168 000168 000070 10 A 5 1 4
[ 5] .dynstr STRTAB 080481d8 0001d8 000058 00 A 0 0 1
[ 6] .gnu.version VERSYM 08048230 000230 00000e 02 A 4 0 2
[ 7] .gnu.version_r VERNEED 08048240 000240 000020 00 A 5 1 4
[ 8] .rel.dyn REL 08048260 000260 000008 08 A 4 0 4
[ 9] .rel.plt REL 08048268 000268 000028 08 A 4 11 4
[10] .init PROGBITS 08048290 000290 000017 00 AX 0 0 4
[11] .plt PROGBITS 080482a8 0002a8 000060 04 AX 0 0 4
[12] .text PROGBITS 08048310 000310 0002e8 00 AX 0 0 16
[13] .fini PROGBITS 080485f8 0005f8 00001c 00 AX 0 0 4
[14] .rodata PROGBITS 08048614 000614 000326 00 A 0 0 4
[15] .eh_frame PROGBITS 0804893c 00093c 000004 00 A 0 0 4
[16] .ctors PROGBITS 08049940 000940 000008 00 WA 0 0 4
[17] .dtors PROGBITS 08049948 000948 000008 00 WA 0 0 4
[18] .jcr PROGBITS 08049950 000950 000004 00 WA 0 0 4
[19] .dynamic DYNAMIC 08049954 000954 0000c8 08 WA 5 0 4
[20] .got PROGBITS 08049a1c 000a1c 000004 04 WA 0 0 4
[21] .got.plt PROGBITS 08049a20 000a20 000020 04 WA 0 0 4
[22] .data PROGBITS 08049a40 000a40 00000c 00 WA 0 0 4
[23] .bss NOBITS 08049a4c 000a4c 00001c 00 WA 0 0 4
[24] .comment PROGBITS 00000000 000a4c 000114 00 0 0 1
[25] .debug_aranges PROGBITS 00000000 000b60 000020 00 0 0 1
[26] .debug_pubnames PROGBITS 00000000 000b80 00003a 00 0 0 1
[27] .debug_info PROGBITS 00000000 000bba 0001f4 00 0 0 1
[28] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 000dae 00006f 00 0 0 1
[29] .debug_line PROGBITS 00000000 000e1d 000058 00 0 0 1
[30] .debug_frame PROGBITS 00000000 000e78 00003c 00 0 0 4
[31] .debug_str PROGBITS 00000000 000eb4 00000d 00 0 0 1
[32] .debug_loc PROGBITS 00000000 000ec1 000043 00 0 0 1
[33] .shstrtab STRTAB 00000000 000f04 000143 00 0 0 1
[34] .symtab SYMTAB 00000000 0015e8 000560 10 35 60 4
[35] .strtab STRTAB 00000000 001b48 0002ad 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
I (info), L (link order), G (group), x (unknown)
O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)
★★★★注意靜態變數初始化為零和全域性靜態變數初始化為零的情況，都是儲存在bss段★★★★
從上面的elf檔案可以看出，
[23] .bss NOBITS 08049a4c 000a4c 00001c 00 WA 0 0 4
[22] .data PROGBITS 08049a40000a40 00000c 00 WA 0 0 4
[12] .text PROGBITS 08048310000310 0002e8 00 AX 0 0 16
但是在結果中顯示： BSS段, 靜態區域性變數, 初始化, local_C, addr:0x08049a58
（0x08049a58 大於0x08049a4c 屬於bss段）是初始化的靜態區域性變數但是卻屬於bss段，為什麼？
原因是：local_C是區域性靜態變數但是卻初始化為零。這和沒有初始化，預設是零的情況一樣，都儲存在bss段，如果初始化為其他的值，那麼local_C這個變數就會儲存在data段。
四
可執行檔案大小由什麼決定？
可執行檔案在儲存時分為程式碼段、資料段和BSS段三個部分。
【例一】
程式1:
int ar[30000];
void main()
{
......
}
程式2:
int ar[300000] = {1, 2, 3, 4, 5, 6 };
void main()
{
......
}
發現程式2編譯之後所得的.exe檔案比程式1的要大得多。當下甚為不解，於是手工編譯了一下，並使用了/FAs編譯選項來查看了一下其各自的.asm，發現在程式1.asm中ar的定義如下：
_BSS SEGMENT
[email protected]@3PAHA DD 0493e0H DUP (?) ; ar
_BSS ENDS
而在程式2.asm中，ar被定義為：
_DATA SEGMENT
[email protected]@3PAHA DD 01H ; ar
DD 02H
DD 03H
ORG $+1199988
_DATA ENDS
區別很明顯，一個位於.bss段，而另一個位於.data段，兩者的區別在於：全域性的未初始化變數存在於.bss段中，具體體現為一個佔位符；全域性的已初始化變數存於.data段中；而函式內的自動變數都在棧上分配空間。
.bss是不佔用.exe檔案空間的，其內容由作業系統初始化（清零）；而.data卻需要佔用，其內容由程式初始化，因此造成了上述情況。
以上僅僅做為學習只用！！
參考材料：
可執行檔案（ELF）格式的理解
http://www.cnblogs.com/xmphoenix/archive/2011/10/23/2221879.html
C程式記憶體區域分配(5個段作用)
http://www.cnblogs.com/bigbigtree/archive/2012/11/23/2784137.html
https://blog.csdn.net/love_gaohz/article/details/41310597