LINUX下目标文件的BSS段、数据段、代码段

转自:http://blog.chinaunix.net/uid-27018250-id-3867588.html

操作系统:ubuntu 13.04
工具:gcc, objdump, readelf

参考:《程序员自我修养》

代码编译后的机器指令经常被放在代码段里,代码段名为".text";已初始化的全局变量和已初始化的局部静态变量经常放在数据段里,数据段名为".data";未初始化的全局变量和未初始化局部静态变量一般放在“.bss”段里,.bss在文件中不占据空间。字符串常量一般放在“.rodata”段里。

通过代码编译后查看文件内部结构来论证一下上面观点,代码如下:
代码:

int printf(const char* format, ...);



int global_init_var = 84; //已初始化的全局变量

int global_uninit_var;    //未初始化的全局变量

char *str1 = "hello world!"; //字符串常量



void func1(int i)

{

  printf("%d\n", i);

}



int main(void)

{

  static int static_var = 85; //已初始化的静态局部变量

  static int static_var2;     //未初始化的静态局部变量 

  char *str2 = "22222";       //字符串常量



  int a = 1;

  int b;



  func1(static_var+static_var2+a+b);



  return a;

}


上面代码保存为1.c,编译生成目标文件1.o:

gcc -c 1.c

使用objdump来查看目标文件的结构和内容,命令如下:

objdump -s -d 1.o


目标文件结构和内容如下(只保留.bss段、.text段、.data段、.rodata段):

1.o: file format elf32-i386



Contents of section .text:

 0000 5589e583 ec188b45 08894424 04c70424 U......E..D$...$

 0010 0d000000 e8fcffff ffc9c355 89e583e4 ...........U....

 0020 f083ec20 c7442414 11000000 c7442418 ... .D$......D$.

 0030 01000000 8b150800 0000a100 00000001 ................

 0040 c28b4424 1801c28b 44241c01 d0890424 ..D$....D$.....$

 0050 e8fcffff ff8b4424 18c9c3            ......D$... 

Contents of section .data:

 0000 54000000 00000000 55000000          T.......U... 

Contents of section .rodata:

 0000 68656c6c 6f20776f 726c6421 0025640a hello world!.%d.

 0010 00323232 323200                     .22222. 

    



Disassembly of section .text:



00000000 <func1>:

   0:    55                     push %ebp

   1:    89 e5                  mov %esp,%ebp

   3:    83 ec 18               sub $0x18,%esp

   6:    8b 45 08               mov 0x8(%ebp),%eax

   9:    89 44 24 04            mov %eax,0x4(%esp)

   d:    c7 04 24 0d 00 00 00   movl $0xd,(%esp)

  14:    e8 fc ff ff ff         call 15 <func1+0x15>

  19:    c9                     leave 

  1a:    c3                     ret 



0000001b <main>:

  1b:    55                       push %ebp

  1c:    89 e5                    mov %esp,%ebp

  1e:    83 e4 f0                 and $0xfffffff0,%esp

  21:    83 ec 20                 sub $0x20,%esp

  24:    c7 44 24 14 11 00 00     movl $0x11,0x14(%esp)

  2b:    00 

  2c:    c7 44 24 18 01 00 00     movl $0x1,0x18(%esp)

  33:    00 

  34:    8b 15 08 00 00 00        mov 0x8,%edx

  3a:    a1 00 00 00 00           mov 0x0,%eax

  3f:    01 c2                    add %eax,%edx

  41:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax

  45:    01 c2                    add %eax,%edx

  47:    8b 44 24 1c              mov 0x1c(%esp),%eax

  4b:    01 d0                    add %edx,%eax

  4d:    89 04 24                 mov %eax,(%esp)

  50:    e8 fc ff ff ff           call 51 <main+0x36>

  55:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax

  59:    c9                       leave 

  5a:    c3                       ret

我们先来看一下.data段里数据:

Contents of section .data:

 0000 54000000 00000000 55000000 T.......U...

因为已初始化的全局变量和已初始化的局部静态变量经常放在.data段里,因为偶的CPUX86是小端,低字节放低位,54000000转化十进制为84,55000000转化为十进制为85,刚好对应代码中的global_init_var = 84和static_var = 85。

然后我们来看一下.rodata段的数据:

Contents of section .rodata:

 0000 68656c6c 6f20776f 726c6421 0025640a hello world!.%d.

 0010 00323232 323200                     .22222.

.rodata里面你可以看到有个数据,分别为“hello world!”、“%d\n”、"22222",这三个数据分别对应了代码中的三个字符串常量。所以字符串常量一般放在“.rodata”段里。

接下来就是代码段.text:

Contents of section .text:

 0000 5589e583 ec188b45 08894424 04c70424 U......E..D$...$

 0010 0d000000 e8fcffff ffc9c355 89e583e4 ...........U....

 0020 f083ec20 c7442414 11000000 c7442418 ... .D$......D$.

 0030 01000000 8b150800 0000a100 00000001 ................

 0040 c28b4424 1801c28b 44241c01 d0890424 ..D$....D$.....$

 0050 e8fcffff ff8b4424 18c9c3            ......D$...

看到.text段中的两个以"55 89 e5 83 ec ec 18 8b 45"和"89 e5 83 e4 f0 83 ec 20"开头的数据。分别对应汇编代码编译以后的机器指令(十六进制数据相同),见如下:

Disassembly of section .text:



00000000 <func1>:

   0:    55                       push %ebp

   1:    89 e5                    mov %esp,%ebp

   3:    83 ec 18                 sub $0x18,%esp

   6:    8b 45 08                 mov 0x8(%ebp),%eax

   9:    89 44 24 04              mov %eax,0x4(%esp)

   d:    c7 04 24 0d 00 00 00     movl $0xd,(%esp)

  14:    e8 fc ff ff ff           call 15 <func1+0x15>

  19:    c9                       leave 

  1a:    c3                       ret 



0000001b <main>:

  1b:    55                       push %ebp

  1c:    89 e5                    mov %esp,%ebp

  1e:    83 e4 f0                 and $0xfffffff0,%esp

  21:    83 ec 20                 sub $0x20,%esp

  24:    c7 44 24 14 11 00 00     movl $0x11,0x14(%esp)

  2b:    00 

  2c:    c7 44 24 18 01 00 00     movl $0x1,0x18(%esp)

  33:    00 

  34:    8b 15 08 00 00 00        mov 0x8,%edx

  3a:    a1 00 00 00 00           mov 0x0,%eax

  3f:    01 c2                    add %eax,%edx

  41:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax

  45:    01 c2                    add %eax,%edx

  47:    8b 44 24 1c              mov 0x1c(%esp),%eax

  4b:    01 d0                    add %edx,%eax

  4d:    89 04 24                 mov %eax,(%esp)

  50:    e8 fc ff ff ff           call 51 <main+0x36>

  55:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax

  59:    c9                       leave 

  5a:    c3                       ret

所以说代码编译后的机器指令经常被放在代码段里。

再看一下.bss段,输入命令:

objdump -x -s -d 1.o

查看:

Sections:

Idx Name Size VMA LMA File off Algn

2 .bss 00000004 00000000 00000000 0000009c 2**2

                  ALLOC

看到.bss的大小为4,《程序员自我修养》上说只有static_var2存放到.bss段,而global_uninit_var只是一个未定义的“COMMON符号“没有放在任何段里,这是跟不同的语言与不同的编译器实现有关。看完书后在来补充吧。

最后,说bbs段在文件中不不占用空间,请参考下面代码:
1.

#include <stdio.h>



int main(void)

{

  return 0;

}

编译查看大小:

root@women:/usr/local/src# gcc -c 1.c

root@women:/usr/local/src# size 1.o
   text       data        bss        dec        hex    filename
     66          0          0         66         42    2.o

root@women:/usr/local/src# ls -l 1.o

-rw-r--r-- 1 root root 852 8月 27 11:03 2.o


2.比上面代码多了16字节的”int a[10] = {0};“

#include <stdio.h>



int a[10] = {0};



int main(void)

{

  return 0;

}

再来编译查看大小:

root@women:/usr/local/src# gcc -c 2.c

root@women:/usr/local/src# ll 2.o

-rw-r--r-- 1 root root 868 8月 27 11:13 2.o

root@women:/usr/local/src# size 2.o

   text     data     bss     dec     hex    filename

     66     0     40     106     6a    2.o

两段代码便以后,BSS段大小发生了变化多了40个字节,但是实际文件大小只相差16个字节,刚好就是加入代码的”int a[10] = {0};“这十六个字节。所以说bbs段在文件中不不占用空间。

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