程序中的变量是如何在内存中分布

    技术2022-05-11  102

    我相信大家都有过这样的经历,在面试过程中,考官通常会给你一道题目,然后问你某个变量存储在什么地方,在内存中是如何存储的等等一系列问题。不仅仅是在面试中,学校里面的考试也会碰到同样的问题。        如果你还不知道答案,请接着往下看。接下来,我们将在Linux操作系统上,以GCC编译器为例来讲解变量的存储。        在计算机系统中,目标文件通常有三种形式: 1.         可重定位的目标文件:包含二进制代码和数据,与其他可重定位目标文件合并起来,创建一个可执行目标文件。 2.         可执行的目标文件:包含二进制代码和数据,其形式可以被直接拷贝到存储器中并执行 3.         共享目标文件:一种特殊的可重定位目标文件,即我们通常所说的动(静)态链接库 一个典型的可重定位目标文件如下图所示:                                                                高地址 节头部表 .strtab .line .debug .rel.data .rel.text .symtab .bss         .data (3) .rodata         .text (1) ELF头                                                                         0 图 1典型的ELF可重定位目标文件(数字代表索引)        夹在ELF头和节头部表之间的都是节(section),各个节的意思如下: 含义 .text 已编译程序的机器代码 .rodata 只读数据,如pintf和switch语句中的字符串和常量值 .data 已初始化的全局变量 .bss 未初始化的全局变量 .symtab 符号表,存放在程序中被定义和引用的函数和全局变量的信息 .rel.text 当链接器吧这个目标文件和其他文件结合时,.text节中的信息需修改 .rel.data 被模块定义和引用的任何全局变量的信息 .debug 一个调试符号表。 .line 原始C程序的行号和.text节中机器指令之间的映射 .strtab 一个字符串表,其内容包含.systab和.debug节中的符号表        对于static类型的变量,gcc编译器在.data和.bss中为每个定义分配空间,并在.symtab节中创建一个有唯一名字的本地链接器符号。对于malloc而来的变量存储在堆(heap)中,局部变量都存储在栈(stack)中。        下面我们以实际的例子来分析变量的存储: #include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h>   int z = 9; int a; static int b =10; static int c; void swap(int* x,int* y) { int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; }     int main() { int x=4,y=5; swap(&x,&y); printf(“x=%d,y=%d,z=%d,w=%d/n”,x,y,z,b); return 0; }            根据以上题目和理论知识,我们可以推断出: 变量 存储区域 a .bss b .data c .bss x stack y stack temp stack z .data swap .text main .text x=…… .rodata        我们将从汇编代码和符号表中来分析以上答案是否正确。我们首先来看该程序的汇编代码:        .file "var.c" .globl z        .data     #数据段        .align 4        .type       z, @object        .size z, 4 z:        .long       9        .align 4        .type       b, @object        .size b, 4 b:        .long       10        .text     #代码段 .globl swap        .type       swap, @function swap:        pushl      
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