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全局/靜態(tài)變量內存布局

測試程序:

#include

#include

using namespace std;

static int gs_num[53];

char g_buf1[190];

char g_buf2[232];

char g_buf3[] = "That's really a test!";

static char gs_buf1[233];

class Base

{

public:

Base()

{

memset(buf, 1, 100);

}

~Base()

{

}

private:

char buf[100];

};

Base g_base;

static Base gs_base;

void func()

{

static int s1[10];

static char s2[16] = "fs";

static int s3[20] = {15};

s1[10] = 3;

int a = s1[0]+ s2[0];

}

int main()

{

static int a[10] = {3};

static int b[10] = {4};

//func();

static Base base;

static char temp[100];

static char temp1[39];

static Base base1;

int c = a[0] + b[0];

cout<gs_buf1[0] = 'a';

return 0;

}

內存布局

在main入口處設置斷點后內存布局如下:

0x8049160 : 1952540756 1914729255 1819042149 543236217

0x8049170 : 1953719668 33 0 0

0x8049180 <_ZZ4mainE1b>: 4 0 0 0

0x8049190 <_ZZ4mainE1b+16>: 0 0 0 0

0x80491a0 <_ZZ4mainE1b+32>: 0 0 0 0

0x80491b0: 0 0 0 0

0x80491c0 <_ZZ4mainE1a>: 3 0 0 0

0x80491d0 <_ZZ4mainE1a+16>: 0 0 0 0

0x80491e0 <_ZZ4mainE1a+32>: 0 0 29542 0

0x80491f0 <_ZZ4funcvE2s2+8>: 0 0 0 0

0x8049200 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4>: 3086816908 3086816928 6 0

0x8049210 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+16>: 4098 0 0 0

0x8049220 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+32>: 0 0 0 0

0x8049230 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+48>: 0 0 0 0

0x8049240 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+64>: 0 0 0 0

0x8049250 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+80>: 0 0 0 0

0x8049260 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+96>: 0 0 8 134517288

0x8049270 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+112>: 3086833084 0 0 3086827968

0x8049280 <_ZSt4cout@@GLIBCXX_3.4+128>: 3086829728 3086830428 3086830420 0

0x8049290 : 0 0 0 0

0x80492a0 : 0 0 0 0

0x80492b0 : 0 0 0 0

0x80492c0 : 0 0 0 0

0x80492d0 : 0 0 0 0

0x80492e0 : 0 0 0 0

0x80492f0 : 0 0 0 0

0x8049300 : 0 0 0 0

0x8049310 : 0 0 0 0

0x8049320 : 0 0 0 0

0x8049330 : 0 0 0 0

0x8049340 : 0 0 0 0

0x8049350 : 0 0 0 0

0x8049360 : 0 0 0 0

0x8049370 : 0 0 0 0

0x8049380 : 0 0 0 0

0x8049390 : 0 0 0 0

0x80493a0 : 0 0 0 0

0x80493b0 : 0 0 0 0

0x80493c0 : 0 0 0 0

0x80493d0 : 0 0 0 0

0x80493e0 : 0 0 0 0

0x80493f0 : 0 0 0 0

0x8049400 : 0 0 0 0

0x8049410 : 0 0 0 0

0x8049420 : 0 0 0 0

0x8049430 : 0 0 0 0

0x8049440 : 0 0 0 0

0x8049450: 0 0 0 0

0x8049460 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049470 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049480 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049490 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x80494a0 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x80494b0 : 16843009 16843009 16843009 16843009

0x80494c0 : 16843009 0 0 0

0x80494d0: 0 0 0 0

0x80494e0 <_ZL7gs_base>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x80494f0 <_ZL7gs_base+16>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049500 <_ZL7gs_base+32>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049510 <_ZL7gs_base+48>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049520 <_ZL7gs_base+64>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049530 <_ZL7gs_base+80>: 16843009 16843009 16843009 16843009

0x8049540 <_ZL7gs_base+96>: 16843009 0 0 0

0x8049550 <_ZGVZ4mainE5base1>: 0 0 0 0

0x8049560 <_ZL7gs_buf1>: 0 0 0 0

0x8049570 <_ZL7gs_buf1+16>: 0 0 0 0

0x8049580 <_ZL7gs_buf1+32>: 0 0 0 0

0x8049590 <_ZL7gs_buf1+48>: 0 0 0 0

0x80495a0 <_ZL7gs_buf1+64>: 0 0 0 0

---Type to continue, or q to quit---

0x80495b0 <_ZL7gs_buf1+80>: 0 0 0 0

0x80495c0 <_ZL7gs_buf1+96>: 0 0 0 0

0x80495d0 <_ZL7gs_buf1+112>: 0 0 0 0

0x80495e0 <_ZL7gs_buf1+128>: 0 0 0 0

0x80495f0 <_ZL7gs_buf1+144>: 0 0 0 0

0x8049600 <_ZL7gs_buf1+160>: 0 0 0 0

0x8049610 <_ZL7gs_buf1+176>: 0 0 0 0

0x8049620 <_ZL7gs_buf1+192>: 0 0 0 0

0x8049630 <_ZL7gs_buf1+208>: 0 0 0 0

0x8049640 <_ZL7gs_buf1+224>: 0 0 0 0

0x8049650: 0 0 0 0

0x8049660 <_ZZ4mainE5base1>: 0 0 0 0

0x8049670 <_ZZ4mainE5base1+16>: 0 0 0 0

0x8049680 <_ZZ4mainE5base1+32>: 0 0 0 0

0x8049690 <_ZZ4mainE5base1+48>: 0 0 0 0

0x80496a0 <_ZZ4mainE5base1+64>: 0 0 0 0

0x80496b0 <_ZZ4mainE5base1+80>: 0 0 0 0

0x80496c0 <_ZZ4mainE5base1+96>: 0 0 0 0

0x80496d0: 0 0 0 0

0x80496e0 <_ZZ4mainE5temp1>: 0 0 0 0

0x80496f0 <_ZZ4mainE5temp1+16>: 0 0 0 0

0x8049700 <_ZZ4mainE5temp1+32>: 0 0 0 0

0x8049710: 0 0 0 0

0x8049720 <_ZZ4mainE4base>: 0 0 0 0

0x8049730 <_ZZ4mainE4base+16>: 0 0 0 0

0x8049740 <_ZZ4mainE4base+32>: 0 0 0 0

0x8049750 <_ZZ4mainE4base+48>: 0 0 0 0

0x8049760 <_ZZ4mainE4base+64>: 0 0 0 0

0x8049770 <_ZZ4mainE4base+80>: 0 0 0 0

0x8049780 <_ZZ4mainE4base+96>: 0 0 0 0

0x8049790: 0 0 0 0

0x80497a0 <_ZZ4funcvE2s1>: 0 0 0 0

0x80497b0 <_ZZ4funcvE2s1+16>: 0 0 0 0

0x80497c0 <_ZZ4funcvE2s1+32>: 0 0 0 0

0x80497d0: 0 0 0 0

0x80497e0: 0 0 0 0

0x80497f0: 0 0 0 0

0x8049800: 0 0 0 0

0x8049810: 0 0 0 0

0x8049820: 0 0 0 0

0x8049830: 0 0 0 0

0x8049840: 0 0 0 0

0x8049850: 0 0 0 0

分析結果:

全局變量與靜態(tài)變量的唯一區(qū)別在于鏈接屬性,全局變量為外部鏈接屬性,全局靜態(tài)變量(類內部的靜態(tài)變量)為內部鏈接屬性,函數(shù)內部的靜態(tài)變量無鏈接屬性。

注:對于類內部的靜態(tài)變量,類名相當于一個命名空間,而全局靜態(tài)變量的命名空間為::(全局命名空間),所以它們本質上無差別!

全局變量和靜態(tài)變量內存布局基本相同,這里一并考慮。

全局/靜態(tài)變量的內存分配主要是遵循一個大的原則,將初始化的和未初始化的變量分開存放,初始化的變量被放在全局數(shù)據(jù)區(qū),未初始化的變量放在BSS段,這樣有一個好處,BSS段在文件中是沒有大小的,只有一個地址,所有未初始化的全局靜態(tài)變量都指向這個地址,這樣可以減小文件的大小。而在運行時,才會為BSS段分配內存空間,并且全部初始化為0,所以未初始化的全局/靜態(tài)變量載入內存后,默認值為0。

然后我們看內存布局:

前面4個變量依次是,g_buf3,_ZZ4mainE1b,_ZZ4mainE1a和_ZZ4funcvE2s2,編譯器在編譯時為了防止名稱沖突,會對變量函數(shù)名進行名稱修飾,linux下可用c++filt工具進行還原。

還原后的變量依次是:

g_buf3,main函數(shù)中的靜態(tài)變量b、a和func中的靜態(tài)變量s2。

這4個是初始化了的全局/靜態(tài)變量,所以被放在全局初始化區(qū),這里我們得出以下幾點結論。

1、可以發(fā)現(xiàn)s2和s3都被初始化了,可是只有s2被分配內存空間,而s3并未分配內存空間,這是因為linux中為靜態(tài)變量分配內存是根據(jù)該變量是否被使用來判斷的,如果一個靜態(tài)變量定義后,未發(fā)現(xiàn)它被其它變量引用了,將不會為其分配內存空間。

2、對于全局變量,不管它是否被使用了,都會為其分配內存空間。

3、在函數(shù)中的靜態(tài)變量,在內存中的順序恰恰和它們在函數(shù)中的聲明順序相反(目前尚不知這樣做的原因)。

這里有一個疑問,g_base和gs_base這兩個變量被初始化了,為什么它們被放在未初始化的全局數(shù)據(jù)區(qū)。這是因為g_base和gs_base這兩個變量是在運行時通過調用構造函數(shù)被初始化的,在編譯時我們是無法知道它們的值的,所以在編譯時它們也被放在了BSS段。所以這里得出結論:

4、全局/靜態(tài)類變量在內存中被放在未初始化數(shù)據(jù)區(qū)。

下面我們看看未初始化數(shù)據(jù)區(qū)里面的變量,依次是

g_buf1、g_buf2、g_base、gs_base、main函數(shù)的base1、temp1、base,func函數(shù)的s1。

可以看到g_base、gs_base值不為0,而base1,base的值為0,因為我的斷點是在main函數(shù)入口處設置的,所以全局類變量的構造函數(shù)已被調用過了,而main函數(shù)內的類變量的構造函數(shù)尚未調用,但是它們的內存空間已被分配,這印證了以上結論4。

posted on 2011-05-07 15:52 gifty 閱讀(886) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: c++


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