C语言数据区及其nm查看方法

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迎难学字 2024-06-24 08:59:43 ©著作权

文章标签 初始化全局变量数据段 文章分类 Python 后端开发

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在C语言中，内存通常分为几个不同的数据区，每个数据区有不同的用途。以下是C语言中的主要数据区：

代码区（Text Segment）：

存储程序的机器代码，即编译后的指令。代码区通常是只读的，防止程序意外修改自己的指令。
示例作用：存储函数定义。

数据区（Data Segment）：

又分为静态数据区（静态数据段）和BSS段。
静态数据区（.data segment）：存储已初始化的全局变量和静态变量。
BSS段（.bss segment）：存储未初始化的全局变量和静态变量，系统在程序开始运行时将这些变量初始化为零。

堆区（Heap Segment）：

用于动态分配内存，由程序在运行时显式地分配和释放（如使用malloc、free）。
示例作用：存储动态分配的对象。

栈区（Stack Segment）：

用于存储局部变量、函数参数、返回地址等。栈区由系统自动分配和释放，通常用于函数调用。
示例作用：存储函数的局部变量和参数。

以下是一个示例代码展示了这些数据区的作用：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 全局变量 - BSS段（未初始化）
int global_uninit_var;

// 全局变量 - 数据段（已初始化）
int global_init_var = 100;

// 静态变量 - 数据段（已初始化）
static int static_init_var = 200;

// 函数定义 - 代码区
void function() {
    // 局部变量 - 栈区
    int local_var = 10;
    printf("Local variable: %d\n", local_var);

    // 动态分配的内存 - 堆区
    int *heap_var = (int *)malloc(sizeof(int));
    *heap_var = 20;
    printf("Heap variable: %d\n", *heap_var);

    // 释放动态分配的内存
    free(heap_var);
}

int main() {
    // 打印全局变量和静态变量
    printf("Global uninitialized variable: %d\n", global_uninit_var);
    printf("Global initialized variable: %d\n", global_init_var);
    printf("Static initialized variable: %d\n", static_init_var);

    // 调用函数
    function();

    return 0;
}

在这段代码中：

global_uninit_var 是一个未初始化的全局变量，存储在BSS段。
global_init_var 是一个已初始化的全局变量，存储在数据段。
static_init_var 是一个已初始化的静态变量，存储在数据段。
function 是一个函数定义，存储在代码区。
local_var 是一个局部变量，存储在栈区。
heap_var 是一个动态分配的内存块，存储在堆区。

通过这个示例，可以清晰地看到C语言程序中各个数据区的使用和作用。

nm命令可以列出目标文件（如可执行文件、库文件等）中的符号，并显示每个符号所在的段和其他信息。使用nm命令可以帮助我们查看C语言程序中的不同数据区。以下是一个具体的例子，演示如何通过nm命令查看各个数据区。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 全局变量 - BSS段（未初始化）
int global_uninit_var;

// 全局变量 - 数据段（已初始化）
int global_init_var = 100;

// 静态变量 - 数据段（已初始化）
static int static_init_var = 200;

// 函数定义 - 代码区
void function() {
    // 局部变量 - 栈区
    int local_var = 10;
    printf("Local variable: %d\n", local_var);

    // 动态分配的内存 - 堆区
    int *heap_var = (int *)malloc(sizeof(int));
    *heap_var = 20;
    printf("Heap variable: %d\n", *heap_var);

    // 释放动态分配的内存
    free(heap_var);
}

int main() {
    // 打印全局变量和静态变量
    printf("Global uninitialized variable: %d\n", global_uninit_var);
    printf("Global initialized variable: %d\n", global_init_var);
    printf("Static initialized variable: %d\n", static_init_var);

    // 调用函数
    function();

    return 0;
}

编译并使用nm命令

编译代码：

gcc -o example example.c

使用nm命令：

nm example

nm命令输出示例

0000000000401050 B global_uninit_var
0000000000401060 D global_init_var
0000000000401064 b static_init_var
0000000000401040 T function
0000000000401080 T main