---
tags: C語言
---
# **C 語言程式記憶體配置概念**
[**原文**](https://blog.gtwang.org/programming/memory-layout-of-c-program/)
\begin{gather*}C 語言程式記憶體配置\end{gather*}
[（LibreOffice 原始檔）](https://blog.gtwang.org/wp-content/uploads/2017/03/memory-layout-of-c-program-diagram-20170301.odg)
## text：程式碼
文字區段（text segment）也稱為程式碼區段（code segment），這裡存放的是可執行的 CPU 指令（instructions）。

這個區段通常位於 heap 或 stack 之後，避免因 heap 或 stack 溢位而覆寫 CPU 指令。

通常文字區段的資料是可以共用的，當多個同樣的程式在執行時，在記憶體中只需要存有一份就夠了，而這個文字區段通常都是唯讀的，避免程式本身誤改了自己的 CPU 指令。

## data：初始化靜態變數
初始化資料區段（initialized data segment）儲存的是一些已經初始化的靜態變數，例如有經過初始化的 C 語言的全域變數（global variables）以及靜態變數（static variables）都是儲存於此處。

這個區段的變數又可分為唯讀區域（read-only area）以及可讀寫區域（read-write area），可讀寫區域用於存放一般變數，其資料會隨著程式的執行而改變，而唯讀區域則是存放固定的常數。

## bss：未初始化靜態變數
未初始化資料區段（uninitialized data segment）又稱為 bss 區段（這個名稱的起源來自於古老的組譯器，代表 block started by symbol）是儲存尚未被初始化的靜態變數，而這些變數在程式執行之前會被系統初始化為 0 或是 null。

## stack(棧)：區域變數
堆疊區段（stack segment）用於儲存函數的區域變數、Value Types (Primitives)，以及各種函數呼叫時需要儲存的資訊（例如函數返回的記憶體位址還有呼叫者函數的狀態等），每一次的函數呼叫就會在堆疊區段建立一個 stack frame，儲存該次呼叫的所有變數與狀態，這樣一來同一個函數重複被呼叫時就會有不同的 stack frame，不會互相干擾，遞迴函數就是透過這樣的機制來執行的。
run-time 的 stack frame 包含了：
* Parameters：函數的參數
* Return address：回傳位址，當function執行完，從哪行code繼續執行
* Local variables：區域變數

Stack frame 存活時間是規律可預測的，只存在於 function 的執行期間，一旦 function 執行完畢，系統會自動回收空間，不需要擔心 Memory Leak 在這裡發生。

## heap (堆)：動態配置變數
heap 區段的記憶體空間用於儲存動態配置的變數，例如 C 語言的 malloc 以及 C++ 的 new 所建立的變數都是儲存於此。
堆疊區段一般的狀況會從高記憶體位址往低記憶體位址成長，而 heap 剛好從對面以相反的方向成長。
其存活時間不規律不可預測的，即使已經執行完動態配置的 function ，物件仍可能存在 Heap 中，如malloc後面搭配free來釋放記憶體空間。
## system：命令列參數與環境變數
system 區段用於儲存一些命令列參數與環境變數，這部分會跟系統有關。

範例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
const int global_x = 1;  // 儲存於 data 區段（唯讀區域）
int global_y = 1;        // 儲存於 data 區段（可讀寫區域）
int global_z;            // 儲存於 bss 區段
int main() {
  const static int x = 1; // 儲存於 data 區段（唯讀區域）
  static int y = 1;       // 儲存於 data 區段（可讀寫區域）
  static int z;           // 儲存於 bss 區段
  int w = 1;              // 儲存於 stack 區段

  // 儲存於 heap 區段
  char *buf = (char*) malloc(sizeof(char) * 100);
  // ...
  free(buf);

  return 0;
}

objdump -h "file"
objdump -s "file"
size "file"

幾乎每個 C program 都會用到 printf ， Linker 在執行時，都需要將 printf 的 object file 複製到最終的 executable object file 中。 在程式執行時，這些常用函數又會被複製到執行中的 process 的 text 中。 在一個執行數百個程式的系統中，將對記憶體資源造成極大的浪費。