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程序中的“段”是咋回事~

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duo点|  楼主 | 2024-10-21 15:43 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1段的概念在计算机架构中,段的概念是用于组织和管理内存的一种方式,特别是在早期的 x86 架构中,什么8086处理器啥的,不过现在很多概念一直沿用。每个段代表了内存中的一个逻辑区域,用于不同类型的数据或代码。这种分段机制可以提高程序的灵活性和安全性。下面是一些常见的段类型:1. 代码段 (Code Segment, CS)代码段主要是存储程序的可执行指令。该段只读,防止程序在运行时意外修改其自身的指令。包含所有执行的逻辑,通常以机器指令的形式存在。
2. 数据段 (Data Segment, DS)数据段存储程序运行所需的全局变量和静态变量。该段可读可写,允许程序在运行过程中修改数据。初始化部分存储初始值,未初始化部分(BSS 段)通常会被默认设置为零。3. 堆栈段 (Stack Segment, SS)定义:堆栈段用于存储函数调用时的局部变量、返回地址以及其他临时数据。该段采用后进先出(LIFO)的结构。支持函数调用和返回,存储参数和局部变量。当然我们分析elf文件的时候会发现还有很多类型的段:.text:包含可执行代码。.data:包含已初始化的全局变量和静态变量。.bss:包含未初始化的全局变量和静态变量,其大小在程序加载时会被设置为 0。.rodata:包含只读数据,例如字符串常量。.symtab:符号表,存储程序中的符号信息。.strtab:字符串表,存储符号名称和其他字符串。.rel 或 .rela:重定位信息,用于链接器处理地址修正。2段带来的好处内存保护:通过不同的段,可以对内存区域进行访问控制,防止程序错误地修改其他段的内容。模块化:代码段和数据段的分离使得程序的结构更加清晰,有助于模块化设计和维护。动态内存管理:分段允许程序在运行时动态地请求和释放内存,提高了内存利用率。虽然在现代计算机架构中,分段机制可能不再广泛使用,但其基本思想仍然影响着内存管理的设计和实现。
3段的特点段内的地址通常被视为连续的。这意味着在一个特定的段(如代码段、数据段或堆栈段)内,地址是顺序排列的,从段的起始地址到段的结束地址。连续性:段内的地址是连续的,这使得访问和管理内存更为简单。例如,在数据段中,变量的地址会依次排列,便于程序在运行时进行访问。
逻辑划分:虽然物理内存可能是不连续的,但逻辑上每个段的地址范围是连续的。操作系统通过内存管理单元(MMU)来处理虚拟地址与物理地址之间的映射。段的大小:每个段的大小可以不同,代码段可能比数据段大,或者相反。但在每个段内部,地址是线性且连续的。分隔符:段之间的地址通常不连续,段的开始和结束由段寄存器管理。例如,如果一个段的起始地址是 0x1000,而下一个段的起始地址是 0x2000,那么这两个段之间的地址并不连续。4段寻址示例8086的分段寻址算是最早期、最简单的分段机制了,该分段寻址过程涉及段寄存器和偏移量的组合,即段寄存器内存左移+偏移量便得到了索要访问的地址。那为什么需要将段寄存器的内容左移 4 位并与偏移量相加,很多朋友并不是很理解,我们可以从以下几个方面进行解析:在 x86 架构中,段寄存器包含的是段的基地址,而这个基地址是以 16 字节为单位的。偏移量的概念:偏移量是指在指定段内的具体位置,它是以字节为单位的。物理地址的计算:段寄存器的值左移 4 位(即乘以 16)是因为其内容实际上表示的是段的起始地址,以 16 为单位。例如,如果段寄存器中的值是 0x000A(十六进制),那么左移后得到的物理地址为 0x000A0。将左移后的段基地址与偏移量相加,就可以得到实际的物理地址。1MB 的内存限制:在 x86 体系结构中,20 位的物理地址可以表示最大 2^20 = 1MB 的内存空间。这是因为 20 位二进制数的范围是从 0 到 1,048,575(0x000000 到 0xFFFFF)。所以将段寄存器的内容左移 4 位后加上偏移量,我们能够综合得到一个 20 位的物理地址,从而能够有效访问最多 1MB 的内存空间。虽然现代计算机系统中没有在选用这种方式,但核心思想并没有发生很大的变化。

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沙发
xinxianshi| | 2024-10-21 20:57 | 只看该作者
段,以为是说结构体的段位呢,将一个字节分成多干份,每份有多个位组成。

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板凳
呐咯密密| | 2024-10-22 10:33 | 只看该作者
段的概念在计算机架构中,段的概念是用于组织和管理内存的一种方式

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地板
lcczg| | 2024-10-22 15:35 | 只看该作者
本帖最后由 lcczg 于 2024-10-22 15:37 编辑

相当于一个个不同类型数据块,可能还不连续。

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5
tiakon| | 2024-11-18 20:29 | 只看该作者
在计算机程序中,“段”是一个重要的概念,它涉及到程序的内存管理和组织结构。段通常用于将程序的不同部分(如代码、数据、堆栈等)分开管理,以便更有效地利用内存和提高程序的执行效率。

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6
gongqijuns| | 2024-11-20 08:01 | 只看该作者
堆段用于动态内存分配。程序可以在运行时通过malloc、calloc等函数从堆段中分配内存。

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7
canfeil| | 2024-11-20 16:01 | 只看该作者
在程序中,常见的段类型包括:代码段:存储程序的指令代码。数据段存储全局变量和静态变量。堆栈段:存储局部变量、函数调用信息和返回地址。堆段:用于动态内存分配,如malloc和free。

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8
ewyu| | 2024-11-20 21:02 | 只看该作者
在内存中,这些段通常被分配在不同的地址空间中,以便操作系统能够更好地管理和保护它们。

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9
hight1light| | 2024-11-20 21:33 | 只看该作者
代码段存储程序的指令代码。在大多数操作系统中,代码段是只读的,以防止程序意外修改自身的指令。

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10
pe66ak| | 2024-11-20 22:01 | 只看该作者
数据段存储全局变量和静态变量。这些变量在程序的整个生命周期内都存在。

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11
suiziq| | 2024-11-20 22:23 | 只看该作者
堆栈段用于存储局部变量、函数调用信息和返回地址。堆栈是后进先出(LIFO)的数据结构,用于管理函数调用和返回。

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12
teaccch| | 2024-11-21 06:38 | 只看该作者
操作系统通常会对不同的段设置不同的保护和权限,以防止程序意外或恶意地访问或修改其他段的内存。例如:代码段:通常是只读的,防止程序修改自身的指令。数据段:通常是可读写的,允许程序读取和修改全局变量和静态变量。堆栈段:通常是可读写的,允许程序读取和修改局部变量和函数调用信息。堆段:通常是可读写的,允许程序动态分配和释放内存。

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13
twinkhahale| | 2024-11-21 07:21 | 只看该作者
在不同的编程语言和操作系统中,段的实现方式可能有所不同。例如,在C语言中,编译器和链接器会自动将程序的不同部分分配到不同的段中。在操作系统中,内存管理单元(MMU)会负责将虚拟地址映射到物理地址,并管理段的权限和保护。

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14
gra22ce| | 2024-11-21 08:11 | 只看该作者
“段”是程序内存管理中的一个重要概念,用于将程序的不同部分(如代码、数据、堆栈等)分开管理。通过使用段,操作系统可以更有效地利用内存,提高程序的执行效率,并提供更好的内存保护。

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