C语言代码组成 - BSS、Data、Stack、Heap、Code、Const

一段C语言经过编译连接后，成为一段可以运行的代码，可运行的代码可以分为以下四个部分组成：全局变量/静态变量区、堆、栈、代码区。其中全局变量/静态变量区又分为未初始化变量区和初始化变量区，代码区又分为代码和常量区。即汇总下来，代码可以分为6部分组成，包括：BSS区（未初始化的全局变量/静态变量区）、Data区（实始化的全局变量区）、Stack区（栈区）、heap区（堆区）、Code区（代码区）、const区（常量区）。

一、BSS区和Data区

C语言编程中定义的全局变量、静态局部变量，就是分配在全局变量/静态变量区域，但是为什么又要分为BSS区域和Data区域呢？其实我们在定义全局或者静态变量区，有时我会对它赋初始值，有的又不会赋初始化，比如我们定义的全局变量，初始化的赋值，是怎么样写到变量区域中的，我们定义的静态局部变量，在定义时初始化后，为什么后面函数被调用，又不会再初始化呢？这个局部静态变量是怎么样实始化的，什么时候初始化的？

如果分析编译后的汇编代码，就会发现在代码运行起来后，会有一段给变量赋值的指令，这一段代码，不是我们C代码对应的汇编，而是C编译器生成的汇编译代码，这段代码的作用就是给初始化了的静态变量和全局变量进行初始化。这也是为什么全局/静态变量区域，要分BSS和Data的原因。

二、Stack区

栈是一种先进后出的数据结构，这种数据结构正好完美的匹配函数调用时的模型过程，比如函数f(a)在运行过程中调用函数f(b)，f(a）在运行过程中的变量就是分配在栈中，通过在调用f(b)前，会将代码中用到的R0~Rn寄存器的值保存到栈中，同时将函数的传入参数写入到栈中，然后进入f(b)函数，函数f(b)的变量b分配在栈中，当函数运行完毕后，释放变量b，将栈中存放的f（a）函数的运行的R0~Rn寄存器值恢复到寄存器中，同时f(b)的返回结果存入到栈中，这样f（a）继续运行。当一个函数运行完毕后，它在栈中分配的临时变量会全部释放。

对于中断也是一样的，中断发生时，也是一个函数打断了另一个函数的运行，这种现场的保存（即寄存器的值）,都是通过栈来完成的。所以栈的作用有：

三、Heap区

全局变量分配的内存在代码整个运行周期内都是有效的，而在栈区分配的内存在函数调用完成后，就会释放。这两种内存模型都是由编译器决定它的使用，代码是无法控制的。那有没有内存是由用户控制的，要用时，就自由分配，不用时，就自行释放？答案是肯定的，这部分内存就是堆。

用户需要使用的动态内存，就是通过malloc函数，调用分配的，在没有释放前，可一直由代码使用。当这部分内存不再需要使用时，可以通过free函数进行释放，将它归还到堆中。从这中可以看出，堆的内存，是按需分配的。这就是赋予了代码很大的自由度，但这也是会带来负作用的，比如：内存碎片化导致的malloc失败；忘记释放内存导致的内存泄露，而这些往往是致命的失误。

四、Code区

代码区就是编译后机器指令，这些指令决定了功能的执行。我们编译的代码一般是下载进flash中，但是运行，却有两种方式：在RAM中运行和在ROM中运行。 在RAM中运行，即是boot启动后，将flash中的代码复制到RAM中，然后PC指针在指到RAM中的代码中开始运行。 有时在调试时，我们可以直接将代码下载进RAM中运行进行调试，这样加快调试速度。便是大部分的情况我们的代码是从flash中开始运行的。

五、常量区

代码中的常量，一部分是作为立即数，在代码区中，但是像定义的字符串、给某数组赋值的一串数值，这些常量，就存在常量区，我们常用const来定义一个常量，即该变量不能再必变。这部分的变量，编译器一般将它定义的flash中。

六、各个区域大小的是如何决定的：

code区和const区：是由代码的大小和代码中常量的多少来决定的。

bss区和data区：这是由代码中定义的全局变量和局部变量的多少来决定的。

stack区：这个可以由使用都自行定义大小，但使用都要根据自已代码的情况，评估出一个合理的值，再定义其大小，如果定义的太小，很容易爆栈，导至代码异常，但是如果定义的太大，就容易浪费内存。

heap区：RAM剩下的部分，编译器就会作为堆区使用。

七、嵌入式代码一般启动过程

以STM32为例，通过分析其汇编启支代码，大致可以分为以下几个步骤：

如果大家想看编译扣，代码文件的组成，可以查看统后生的map文件，里面有详细的数据，包括各个函数的分配内存，BSS，Data，Stack，Heap，Text的分配情况。

如果相要了解详细的代码启动过程，可看它的启动汇编文件。