问题描述

对于程序分为代码段和数据段的一些疑问？

以前初学C,java时，都被告知代码被分为什么段，什么段。

现在学了操作系统和编译原理之后。

突然就想到了， 程序被编译后分为数据段和代码段等其它段。 数据段存放数据，代码段存放编译之后的指令。

那么编译器将程序中定义的变量和数据放在数据段的相应位置，其地址都是逻辑地址。 即编译器编译的时候给了每个程序一个物理地址空间，里面的地址都是逻辑地址。

然后当程序运行时，就分配给程序相应地空间和PCB形成一个进程，当进行需要某个变量时就通过对逻辑地址进行运算，具体怎么运算取决于内存的分配方式，然后取得该变量的物理地址，然后就能取得该变量存储的数据了。

那么问题来了， 动态分配内存怎么搞？ 当程序运行时，如何给程序分配控件。

为什么对程序进行分段， 虽然感觉分段好像有好处， 但是好处是什么呢呢呢呢呢？

解决方案

即编译器编译的时候给了每个程序一个物理地址空间，里面的地址都是逻辑地址。
这就说错了，编译器给的是offset，然后linker给出静态存储的地址。操作系统把它装入内存，并且，这个地址是进程虚拟地址。任何程序不可能得到物理地址，除非内核态的程序和操作系统自己。

动态内存分配的也是虚拟地址，程序运行时，这些地址被叫做heap（堆）地址。

解决方案二：

实模式，是实际内存地址,
保护模式，是虚拟地址，一个进程拥有一块地址空间，，，因为操作系统不暴露段给用户用
所以32Bits保护模式，各个段都是在4G地址空间之内。
这样，用户的数据段，代码段，甚至堆栈段，都是操作系统安排的
编译器只需要把数据分段，代码分段等告诉操作系统
.操作系统自然就会把代码数据，装入相应的段中
程序中也就不操作段寄存器了，虽然线程局部存储利用了FS寄存器，
但是FS对应的段，不是用户程序设置的
而是操作系统线程调度程序安排的。
保护模式的flat 模式（4G），相当于dos的tiny 模式,生成.com程序(64K)
完全不用管，段的问题。
预设的段，就够用了。
实模式，段设置是通过段地址设置的；
每16字节，一个台阶
段可以在任何16字节对齐的位置。
保护模式flat 模式，每个程序自己拥有4G地址空间
操作系统设置段描述符，段描述符表，中断描述符表，门描述符表，任务描述符表，页目录，页表，等
数据结构。而4G 偏移量，是用户可以使用的地址空间。
用户所有的内存空间都在这4G之内

这种虚拟内存的分配，包括分配地址空间，以及进行页面调度。
其中 页面调度，是设置好一定的内存和磁盘空间，页目录表，页表以后，系统缺页中断，自动调度的。

解决方案三：

程序运行时候，是有代码段，数据段，堆栈段，可能还有附加段，以及线程局部存储，专用段的
对应寄存器分别为CS，DS，SS,ES,FS(GS) 其中GS 没有使用，DS,ES 应该相等
不过操作系统，把它全部控制在4G之内。段相关数据结构，以及分页等结构，是不暴露给用户程序的.

解决方案四：

编译器，可以安排常量数据在代码段
非常量数据在数据段
这是编译器可以安排的

至于数据段的其他段，最终会合并到一个数据段。
float 模式，用户程序，本质上只有一个数据段。虽然 PE格式 ，程序可以有很多section
你甚至可以认为，整个程序（单线程的情况下），只有一个4G段

解决方案五：

以Windows平台PE格式为例，数据段有两种：.data和.bss。其中.data是用作存放程序里的字面量以及常量的。bss是放未初始化和初始化为0的全局变量的；
PE装入内存之后，.data段的数据还是原样，.bss段原来不占内存，装入后才占了片内存空间；
堆空间是运行时调用系统函数分配的，系统将一片物理内存映射到进程的一片用户地址空间，这个地址是不确定的。
现在的x86系列CPU属于普林斯顿体系结构，代码和数据是混放在一起的，要是不做区分，一不小心程序就跑飞了。

解决方案六：

数据段，代码段，BBS，堆，栈

解决方案七：

都是分配在虚拟地址 物理地址 程序看不到 由操作系统通过MMC等进行映射处理 对应用程序透明