ELF檔案
在學習之前我們先看看ELF檔案。
ELF分為三種類型：.o 可重定位檔案(relocalble file)，可執行檔案以及共享庫(shared library)，三種格式基本上從結構上是一樣的，隻是具體到每一個結構不同。
下面我們就從整體上看看這3種格式從檔案内容上存儲的方式，spec上有張圖是比較經典的：如上圖：
其實從檔案存儲的格式來說，上面的兩種view實際上是一樣的，Segment實際上就是由section組成的，将相應的一些section映射到一起就叫segment了,就是說segment是由0個或多個section組成的，實際上本質都是section。
在這裡我們首先來仔細了解一下section和segment的概念：
section就是相同或者相似資訊的集合，比如我們比較熟悉的.text .data .bss section，.text是可執行指令的集合，.data是初始化後資料的集合，.bss是未初始化資料的集合。
實際上我們也可以将一個程式的所有内容都放在一起，就像dos一樣，但是将可執行程式分成多個section是很有好處的，比如說我們可以将.text section放在memory的隻讀空間内，将可變的.data section放在memory的可寫空間内。
從可執行檔案的角度來講，如果一個資料未被初始化那就不需要為其配置設定空間，是以.data和.bss一個重要的差別就是.bss并不占用可執行檔案的大小，它隻是記載需要多少空間來存儲這些未初始化資料，而不配置設定實際的空間。
可以通過指令 $ readelf -l a.out 檢視檔案的格式群組成。
size - list section sizes and total size是GNU Development Tools，列出目标檔案各個部分所占的位元組數，當不輸入目标檔案時，将會把a.out檔案作為預設輸入檔案名。
...$ size a.out
text data bss dec hex filename
9658 736 8 10402 28a2 a.out 輸出各段說明：
- text段：正文段位元組數大小
- data段：包含靜态變量和已經初始化的全局變量的資料段位元組數大小
- bss段：存放程式中未初始化的全局變量的位元組數大小(包含初始化為0的)，BBS段屬于靜态記憶體配置設定
- text段+data段+bss段=dec段(10進制)，hex段為16進制表示
對輸出各段的更詳細的說明&C程式的存儲空間布局：
1.text段(正文段/代碼段)，這是由CPU執行的機器指令部分，通常是可共享的，是以即使是頻繁執行的程式(如文本編輯器、C編譯器和shell等)在存儲器中也隻需要有一個副本。通常是指用來存放程式執行代碼的一塊記憶體區域。這部分區域的大小在程式運作前就已經确定，并且記憶體區域通常屬于隻讀, 某些架構也允許代碼段為可寫，即允許修改程式。在代碼段中，也有可能包含一些隻讀的常數變量，例如字元串常量等。
2.data段/資料段(初始化資料段)，通常是指用來存放程式中已初始化的全局變量的一塊記憶體區域。資料段屬于靜态記憶體配置設定。
3.bss段(未初始化資料段)，在程式開始執行之前，核心将此段中的資料初始化為0或空指針。由于BSS段隻儲存沒有值的變量，是以事實上它并不需要儲存這些變量的映像。運作時所需要的BSS段的大小記錄在目标檔案中，但BSS段并不占據目标檔案的任何空間。
4. 棧(Stack)，又稱為堆棧，自動變量以及每次函數調用是所需儲存的資訊都存放在此段中。是使用者存放程式臨時建立的局部變量，也就是說我們函數括弧“{} ”中定義的變量(但不包括static 聲明的變量，static 意味着在資料段中存放變量)。除此以外，在函數被調用時，其參數也會被壓入發起調用的程序棧中，并且待到調用結束後，函數的傳回值也會被存放回棧中。由于棧的先進後出特點，是以棧特别友善用來儲存/ 恢複調用現場。從這個意義上講，我們可以把堆棧看成一個寄存、交換臨時資料的記憶體區。
5.堆(Heap)，堆是用于存放程序運作中被動态配置設定的記憶體段，它的大小并不固定，可動态擴張或縮減。當程序調用malloc 等函數配置設定記憶體時，新配置設定的記憶體就被動态添加到堆上(堆被擴張)；當利用free 等函數釋放記憶體時，被釋放的記憶體從堆中被剔除(堆被縮減)。
堆與棧的差別：
1. 堆棧空間配置設定
棧（作業系統）：由作業系統自動配置設定釋放 ，存放函數的參數值，局部變量的值等。其操作方式類似于資料結構中的棧。
堆（作業系統）： 一般由程式員配置設定釋放， 若程式員不釋放，程式結束時可能由OS回收，配置設定方式倒是類似于連結清單。
2. 堆棧緩存方式
棧使用的是一級緩存， 他們通常都是被調用時處于存儲空間中，調用完畢立即釋放。
堆則是存放在二級緩存中，生命周期由虛拟機的垃圾回收算法來決定（并不是一旦成為孤兒對象就能被回收）。是以調用這些對象的速度要相對來得低一些。
3. 堆棧資料結構差別
棧（資料結構）：一種先進後出的資料結構。
堆（資料結構）：堆可以被看成是一棵樹，如：堆排序。
不同代碼在可執行程式中的對應關系
1.一般情況下，一個可執行二進制程式(更确切的說，在Linux作業系統下為一個程序單元，在UC/OSII中被稱為任務)在存儲(沒有調入到記憶體運作)時擁有3個部分，分别是代碼段(text)、資料段(data)和BSS段。這3個部分一起組成了該可執行程式的檔案。
可執行二進制程式 = 代碼段(text)＋資料段(data)+BSS段
2.而當程式被加載到記憶體單元時，則需要另外兩個域：堆域和棧域。圖1-1所示為可執行代碼存儲态和運作态的結構對照圖。一個正在運作的C程式占用的記憶體區域分為代碼段、初始化資料段、未初始化資料段(BSS)、堆、棧5個部分。
正在運作的C程式 = 代碼段+初始化資料段(data)+未初始化資料段(BSS)+堆+棧
3.在将應用程式加載到記憶體空間執行時，作業系統負責代碼段、資料段和BSS段的加載，并将在記憶體中為這些段配置設定空間。棧亦由作業系統配置設定和管理，而不需要程式員顯示地管理；堆段由程式員自己管理，即顯示地申請和釋放空間。
檔案布局在記憶體中的映射：
段可以友善地映射到連結器在運作時可以直接載入的對象中，載入器隻是取檔案中的每個段的映像，并直接将他們放入記憶體中。
下圖為可執行檔案中的段在記憶體中的布局，右邊是程序的位址空間。
注意虛拟位址空間的最低部分未被映射。也就是說，它位于程序的位址空間，但并未賦予實體位址，是以任何對它的引用都是非法的。
在考慮到共享庫時，程序的位址空間的樣子如下圖：
參考：
https://blog.csdn.net/RHEL_admin/article/details/43055649
https://blog.csdn.net/qq_37924084/article/details/78154044
https://blog.csdn.net/zdy0_2004/article/details/42296109
https://blog.csdn.net/qq_28388835/article/details/80374518
https://blog.csdn.net/love_gaohz/article/details/41310597
C專家程式設計 6.2節