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記憶體分配與欄位 堆和棧 XIP(片上執行)

1 記憶體分配與欄位

      程式編譯時,編譯器將程式碼翻譯成彙編程式碼,然後彙編器將彙編程式碼翻譯成機器程式碼(二進位制),得到目標檔案,最後連結器將目標檔案連結成可執行檔案。而目標檔案和可執行檔案的格式一般是類似的,由一個個section(段)組成,一般來說有程式碼段、資料段、bss段等,有些平臺還會有.rodata段(只讀資料段),用來放置只讀變數(const變數)和字串常量,這樣不僅可以在語義上支援C++的const,而且作業系統還可以在載入的時候將.rodata對映為只讀,這樣對於這個段的修改會作為非法處理,保證了程式的安全。


一個由c/C++編譯的程式佔用的記憶體分為以下幾個部分
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函式的引數值,區域性變數的值等。其操作方式類似於資料結構中的棧。
2、堆區(heap) — 一般由程式設計師分配釋放, 若程式設計師不釋放,程式結束時可能由OS回收 。注意它與資料結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於連結串列,呵呵。
3、全域性區(靜態區)(static)—,全域性變數和靜態變數的儲存是放在一塊的,初始化的全域性變數和靜態變數在一塊區域, 未初始化的全域性變數和未初始化的靜態變數在相鄰的另一塊區域。 - 程式結束後有系統釋放
4、文字常量區—常量字串就是放在這裡的。 程式結束後由系統釋放
5、程式程式碼區—存放函式體的二進位制程式碼。


欄位


text段:就是放程式程式碼的,編譯時確定,只讀,
data段:存放在編譯階段(而非執行時)就能確定的資料,可讀可寫
就是通常所說的靜態儲存區,賦了初值的全域性變數和靜態變數存放在這個區域,常量也存放在這個區域
bss段:定義而沒有賦初值的全域性變數和靜態變數,放在這個區域
可修改性:


陣列和堆中的字串:可讀可寫,儲存在棧區、全域性區、堆區

指標指向的字串: 只讀,儲存在文字常量區

例子:

int a = 0; 全域性初始化區
char *p1; 全域性未初始化區
static int h=10;//全域性靜態初始化變數
main()
{
    int b; 棧
    char s[] = "abc"; 棧    
    char *p2; 棧
    char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區,p3在棧上。
    static int c =0; 全域性(靜態)初始化區
    p1 = (char *)malloc(10);
    p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20位元組的區域就在堆區。
strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。
}
2 堆和棧
2.1申請方式
stack:(引數傳遞 函式呼叫push pop)
由系統自動分配。 例如,宣告在函式中一個區域性變數 int b; 系統自動在棧中為b開闢空間
heap:(動態分配記憶體區域malloc free)
需要程式設計師自己申請,並指明大小,在c中malloc函式
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算子
如p2 = (char *)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
2.2申請後系統的響應
棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將為程式提供記憶體,否則將報異常提示棧溢位。
堆:首先應該知道作業系統有一個記錄空閒記憶體地址的連結串列,當系統收到程式的申請時,
會遍歷該連結串列,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點連結串列中刪除,並將該結點的空間分配給程式,另外,對於大多數系統, 會在這塊記憶體空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,程式碼中的delete語句才能正確的釋放本記憶體空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等 於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒連結串列中。
2.3 地址分配
棧:先分配的是高地址

堆:先分配的是低地址


2.4申請效率的比較:
棧由系統自動分配,速度較快。但程式設計師是無法控制的。
堆是由new分配的記憶體,一般速度比較慢,而且容易產生記憶體碎片,不過用起來最方便.
2.5小結:
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出:
使用棧就象我們去飯館裡吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。
3 XIP(片上執行)
eXecute In Place,即晶片內執行,指應用程式可以直接在flash快閃記憶體內執行,不必再把程式碼讀到系統RAM中,(非片上執行的在跑的時候需要將code搬到ram中去執行)。flash內執行是指nor flash 不需要初始化,可以直接在flash內執行程式碼。但往往只執行部分程式碼,比如初始化RAM.

(注:片內執行不是說程式在儲存器內執行哦,CPU的基本功能就是取指、譯碼和執行。norflash能在晶片內執行,就是指CPU的取指模組能夠直接從norflash中把指令取出來,供後面的譯碼和執行模組使用)

來源:CSDN 
原文:https://blog.csdn.net/panna_linda/article/details/78809490