彙編與C語言關係 3 變數的儲存布局

以下面c程式為例：

#include const
int a = 10
;int a = 20
;static
int b = 30
;int
c;int main(void
)

我們在全域性作用域和main函式的區域性作用域各定義了一些變數，並且引入一些新的關鍵字const, static, register來修飾變數，那麼這些變數的儲存空間是怎麼分配的呢？我們編譯之後用readelf命令看它的符號表，了解各變數的位址分布。下面的清單中原作者把符號表按位址從低到高重新排列了，並且只擷取了我們關心的那幾行：

變數a用const修飾，表示a是唯讀的，不可修改，它被分配的位址是0x8048540，從readelf的輸出可以看到這個位址位於.rodata段:

其中0x540位址處的0a 00 00 00 就是變數a,我們還看到程式中的字串字面值"hello world %d\n"分配在.rodata段的末尾，字串的字面值是唯讀的，相當於在全域性作用域定義了乙個const陣列：

程式載入執行時,.rodata段和.text段通常合併到乙個segment中，作業系統將這個segment唯讀保護起來，防止意外改寫。這一點從readelf的輸出也可以看出來：

注意，像a這種const變數在定義時必須初始化。因為只有初始化才有機會給它乙個值，一旦定義之後就不能再改寫了，即不能再賦值。

從上面readelf的輸出可以看到.data段從位址0x804a010開始，長度是0x14，也就是到位址0x804a024結束。在.data段中有三個變數，a,b和a.1589。

a是乙個global符號，而b被static關鍵字修飾了，導致它成為乙個local的符號，所以static在這裡的作用是宣告b這個符號為local的，不被鏈結器處理，如果把多個目標檔案鏈結在一起，local的符號只能在某乙個目標檔案中定義和使用，而不能定義在乙個目標檔案中卻在另乙個目標檔案中使用。乙個函式定義前面也可以用static修飾，表示這個函式名符號是local的。

還有乙個a.1589是什麼呢？它是main函式中的static int a。函式中的static變數不同於區域性變數，它並不是在呼叫函式時分配在函式返回時釋放，而是像全域性變數一樣靜態分配，所以用"static"這個詞。另一方面，函式中的static變數的作用域和區域性變數一樣只在函式中起作用，比如main函式中的a這個變數名只在main函式中起作用，所以編譯器給它的符號加了乙個字尾以便和全域性變數a以及其他函式的變數a區分開。

.bss段從位址0x804a024開始，長度為0xc,也就是到位址0x804a030結束。變數c位於這個段。從上面的readelf輸出可以看到.data和.bss在載入時合併到乙個segment中，這個segment是可讀寫的。.bss段和.data段的不同之處在於.bss段在檔案中不佔儲存空間，在載入時這個段用0填充。所以全域性變數如果不初始化則初值為0，也分配在.bss段。

現在還剩下函式中的b和c這兩個變數沒有分析。函式的引數和區域性變數是分配在棧上的，b是陣列也一樣，也是分配在棧上的，我們看main函式的反彙編**:

可見，給b初始化用的這個字串"hello world"並沒有分配在.rodata段，而是直接寫在指令裡了，通過三條movl指令把12個位元組寫到棧上，這就是b的儲存空間，如下圖所示:

雖然棧是從高位址向低位址增長的，但陣列總是從低位址向高位址排列的，按從低位址到高位址的順序依次是b[0]、b[1]、b[2]......

陣列元素b[n]的位址 = 陣列的基位址（b做右值就表示這個基位址） + n x 每個元素的位元組數，當n=0時，元素b[0]就是陣列的基位址，因此陣列下標要從0開始而不是從1開始。變數c並沒有在棧上分配儲存空間，而是直接存在eax暫存器裡，後面呼叫printf也是直接從eax暫存器裡取出c的值當引數壓棧，這就是register關鍵字的作用，指示編譯器盡可能分配乙個暫存器來儲存這個變數。呼叫printf時對於"hello world %d\n"這個引數壓棧的是它在.rodata段中的首位址，而不是把整個字串壓棧。所以字串在使用時可以看做陣列名，如果做右值則表示陣列首元素的位址。

作用域這個概念使用於所有識別符號，而不僅僅是變數，c語言的作用域分為一下幾類：

對屬於同一命名空間的重名識別符號，內層作用域會覆蓋外層作用域的識別符號。命名空間可分為以下幾類：

識別符號的鏈結屬性有三種:

儲存類修飾符（storage class specifier）有以下幾種關鍵字，可以修飾變數或函式宣告：

上面介紹的 const 關鍵字不是乙個storage class specifier，雖然看起來它也修飾乙個變數宣告，但是在以後介紹的更複雜的宣告中 const 在語法結構中允許出現的位置和storage class specifier是不完全相同的。 const 和以後要介紹的 restrict 和 volatile 關鍵字屬於同一類語法元素，稱為型別限定符（type qualifier）。

變數的生存期（storage duration，或者lifetime）分為以下幾類：

彙編與C語言關係 3 變數的儲存布局

c與彙編的關係

組合語言的變數與編碼

C語言變數的儲存類別

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C語言變數的儲存類別

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