Linux 可執行檔結構與進程結構，linux可執行檔

Linux 可執行檔結構與進程結構，linux可執行檔
Linux可執行檔結構

在 Linux 下，程式是一個普通的可執行檔，以下列出一個二進位可執行檔的基本情況：

可以看出，此可執行檔在儲存時（沒有調入到內容）分為代碼區（text）、資料區（data）和未初始化資料區（bss）3 個部分。各段基本內容說明如下：

代碼區：

存放 CPU 執行的機器指令。通常代碼區是可共用的（即另外的執行程式可以調用它），使其可共用的目的是對於頻繁被執行的程式，只需要在記憶體中有一份代碼即可。代碼區通常是唯讀，使其唯讀原因是防止程式意外地修改了它的指令。另外，代碼區還規划了局部變數的相關資訊。

代碼區的指令包括作業碼和操作對象（或對象地址引用）。如果是立即數（即是具體的數值），將直接包含在代碼中，如果是局部資料，將在運行時在棧區分配空間，然後再引用該資料的地址，如果是未初始化資料區和資料區，在代碼中同樣將引用該資料的地址。

全域初始化資料區/待用資料區（資料區段）：

該區包含了在程式中明確被初始化的全域變數、已經初始化的靜態變數（包括全域靜態變數和局部靜態變數）和常量資料（如字串常量）。

例如，一個不在任何函數內聲明（全域變數），如下：

int count = 100;

使得變數 count 根據其初始值被儲存初始化資料區中。

在任意位置定義靜態變數方式如下：

static int num = 200;

這聲明了一個待用資料並初始化，如果在任意函數體外聲明，則表示其為一個靜態全域變數，如果在函數體內（局部），則表示其為一個局部靜態變數。另外，如果在一個函數名前加上 static，則表示此函數只能再當前檔案中被調用。

未初始化資料區（又叫 BSS 區）：

存入的是全域未初始設定變數和未初始化靜態變數。未初始化資料區的資料在程式開始執行之前被核心初始化為 0 或者空（NULL）。

例如，一個不在任何函數內聲明的未初始設定變數。

long sum[1000];

將 sum 儲存到未初始化資料區。

Linux進程結構

在 Linux 系統下，如果將某個可執行檔載入到記憶體運行，則將演變成一個或多個進程（多個進程的原因是進程在運行時可以再建立新的進程，但載入時只有一個進程）。進程是 Linux 交易管理的基本單元，所有的進程均擁有自己獨立的處理環境和系統資源。進程的環境由當前系統狀態及其父進程資訊決定和組成的。

為可執行檔儲存結構和 Linux 進程基本結構（部分）的對照圖。

一個進程是一個運行著的程式段，一個進程主要包括在記憶體中申請的空間，代碼（載入的程式，包括程式碼片段，資料區段，BSS），堆，棧，以及核心提供的核心進程資訊結構體 

task_struct （位置在 /usr/include/linux/sched.h）、開啟的檔案、上下文（指進程執行活動全過程的靜態描述）資訊以及掛起的訊號等。

（1）代碼區（text segment）。載入的是可執行檔程式碼片段，其載入到記憶體中的位置由載入器完成。
（2）全域初始化資料區/待用資料區（Data Segment）。載入的是可執行檔資料區段，儲存於資料區段（全域初始化，靜態初始化資料）的資料的生存周期為整個程式運行過程。
（3）未初始化資料區（BSS）。載入的是可執行檔BSS段，位置可以分開亦可以緊靠資料區段，儲存於資料區段的資料（全域未初始化，靜態未初始化資料）的生存周期為整個程式運行過程。
（4）棧區（stack）。由編譯器自動分配釋放，存放函數的參數值、返回值、局部變數等。在程式運行過程中即時載入和釋放，因此，局部變數的生存周期為申請到釋放該段棧空間。
（5）堆區（heap）。用於動態記憶體分配。堆在記憶體中位於BSS區和棧區之間。一般由程式員分配和釋放，若程式員不釋放，程式結束時有可能由OS回收。

系統之所以分成這麼多個地區，主要基於以下考慮：

• 程式碼片段和資料區段分開，運行時便於分開載入，在哈佛體繫結構的處理器將取得更好得流水線效率。
• 代碼時依次執行的，是由處理器 PC 指標依次讀入，而且代碼可以被多個程式共用，資料在整個運行過程中有可能多次被調用，如果將代碼和資料混合在一起將造成空間的浪費。
• 臨時資料以及需要再次使用的代碼在運行時放入棧中，生命週期短，便於提高資源使用率。
• 堆區可以由程式員分配和釋放，以便使用者自由分配，提高程式的靈活性。

C 各儲存類型比較

參考資料：《Linux進階程式設計》