[OS] Memory Layout of C Program

C program이 compile되고 난 뒤 memory에 load 될 때 layout은 다음과 같다.

크게 총 다섯 가지 영역으로 나눌 수 있다.

1. Text (Code)
2. Data (Initialized)
3. BSS (Uninitialized)
4. Heap
5. Stack

1. Text (Code) Segment

Read only 영역으로 executable instruction들이 이 영역에 위치한다.

2. Initialized Data Segment

Data segment는 초기화된 read only 영역, 그리고 초기화된 read – write 영역으로 나눠질 수 있다.

대표적인 예로 전역으로 선언된 문자열, 전역 변수는 초기화된 read – write 영역으로 할당된다. 그리고 문자열 literal인 "hello world"와 같은 것은 read only 전용 영역에 할당된다.

#include <stdio.h>
int var = 10;                      // Read - write data section
char s1[] = "hello world"          // Read - write data section

void foo(void) {
    static int i = 10;             // Read - write data section
}

int main(void) {
    foo()
    const char* s2 = "hello world" // Read only section
}

3. Uninitialized Data Segment (BSS)

Block Started by Symbol (BSS)는 uninitialized data를 저장하는 영역으로 주로 초기화되지 않은 (또는 0) 전역변수 또는 static variable을 저장한다.

#include <stdio.h>
int var = 10;                      // Read - write data section
char s1[] = "hello world"          // Read - write data section
int globalVar;                     // BSS section

void foo(void) {
    static int i = 10;             // Read - write data section
    static int j;                  // BSS section
}

int main(void) {
    foo()
    const char* s2 = "hello world" // Read only section
}

4. Heap Segment

Heap 영역은 필요시 동적으로 메모리를 할당하고 해지되는 영역으로, BSS section부터 address가 증가하면서 자라게 된다. 주로 malloc, realloc, free 등의 함수 호출로 수행된다.
그리고 모든 shared library로부터 heap section은 공유된다.

5. Stack Segment

Stack segment는 크게 다음과 같은 경우에 사용된다. Function call을 할 때는 architecure마다 차이게 있지만, stack pointer를 stack에 저장해 다시 돌아올 stack pointer 위치를 저장하는 convention을 따르면서 function call을 수행한다.

1. Argument passing
2. Local variable
3. Return value passing
4. Stack pointer

Reference

1. https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=cjsksk3113&logNo=222270185816
2. https://www.geeksforgeeks.org/memory-layout-of-c-program/