LINUX下目标文件的BSS段、数据段、代码段

820阅读　0评论2020-02-19　我叫RT
分类：LINUX

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：

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  1. int printf(const char* format, ...);

  3. int global_init_var = 84; //已初始化的全局变量
  4. int global_uninit_var;    //未初始化的全局变量
  5. char *str1 = "hello world!"; //字符串常量

  7. void func1(int i)
  8. {
  9.   printf("%d\n", i);
  10. }

  12. int main(void)
  13. {
  14.   static int static_var = 85; //已初始化的静态局部变量
  15.   static int static_var2;     //未初始化的静态局部变量
  16.   char *str2 = "22222";       //字符串常量

  18.   int a = 1;
  19.   int b;

  21.   func1(static_var+static_var2+a+b);

  23.   return a;
  24. }

上面代码保存为1.c,编译生成目标文件1.o：

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  1. gcc -c 1.c
使用objdump来查看目标文件的结构和内容，命令如下：

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  1. 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)：

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  1. 1.o: file format elf32-i386

  3. Contents of section .text:
  4.  0000 5589e583 ec188b45 08894424 04c70424 U......E..D$...$
  5.  0010 0d000000 e8fcffff ffc9c355 89e583e4 ...........U....
  6.  0020 f083ec20 c7442414 11000000 c7442418 ... .D$......D$.
  7.  0030 01000000 8b150800 0000a100 00000001 ................
  8.  0040 c28b4424 1801c28b 44241c01 d0890424 ..D$....D$.....$
  9.  0050 e8fcffff ff8b4424 18c9c3            ......D$...
  10. Contents of section .data:
  11.  0000 54000000 00000000 55000000          T.......U...
  12. Contents of section .rodata:
  13.  0000 68656c6c 6f20776f 726c6421 0025640a hello world!.%d.
  14.  0010 00323232 323200                     .22222.
  15.     

  17. Disassembly of section .text:

  19. 00000000 <func1>:
  20.    0:    55                     push %ebp
  21.    1:    89 e5                  mov %esp,%ebp
  22.    3:    83 ec 18               sub $0x18,%esp
  23.    6:    8b 45 08               mov 0x8(%ebp),%eax
  24.    9:    89 44 24 04            mov %eax,0x4(%esp)
  25.    d:    c7 04 24 0d 00 00 00   movl $0xd,(%esp)
  26.   14:    e8 fc ff ff ff         call 15 <func1+0x15>
  27.   19:    c9                     leave
  28.   1a:    c3                     ret

  30. 0000001b <main>:
  31.   1b:    55                       push %ebp
  32.   1c:    89 e5                    mov %esp,%ebp
  33.   1e:    83 e4 f0                 and $0xfffffff0,%esp
  34.   21:    83 ec 20                 sub $0x20,%esp
  35.   24:    c7 44 24 14 11 00 00     movl $0x11,0x14(%esp)
  36.   2b:    00
  37.   2c:    c7 44 24 18 01 00 00     movl $0x1,0x18(%esp)
  38.   33:    00
  39.   34:    8b 15 08 00 00 00        mov 0x8,%edx
  40.   3a:    a1 00 00 00 00           mov 0x0,%eax
  41.   3f:    01 c2                    add %eax,%edx
  42.   41:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax
  43.   45:    01 c2                    add %eax,%edx
  44.   47:    8b 44 24 1c              mov 0x1c(%esp),%eax
  45.   4b:    01 d0                    add %edx,%eax
  46.   4d:    89 04 24                 mov %eax,(%esp)
  47.   50:    e8 fc ff ff ff           call 51 <main+0x36>
  48.   55:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax
  49.   59:    c9                       leave
  50.   5a:    c3                       ret

我们先来看一下.data段里数据：

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  1. Contents of section .data:
  2.  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：

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  1. Contents of section .rodata:
  2.  0000 68656c6c 6f20776f 726c6421 0025640a hello world!.%d.
  3.  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：

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  1. Contents of section .text:
  2.  0000 5589e583 ec188b45 08894424 04c70424 U......E..D$...$
  3.  0010 0d000000 e8fcffff ffc9c355 89e583e4 ...........U....
  4.  0020 f083ec20 c7442414 11000000 c7442418 ... .D$......D$.
  5.  0030 01000000 8b150800 0000a100 00000001 ................
  6.  0040 c28b4424 1801c28b 44241c01 d0890424 ..D$....D$.....$
  7.  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：

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  1. Disassembly of section .text:

  3. 00000000 <func1>:
  4.    0:    55                       push %ebp
  5.    1:    89 e5                    mov %esp,%ebp
  6.    3:    83 ec 18                 sub $0x18,%esp
  7.    6:    8b 45 08                 mov 0x8(%ebp),%eax
  8.    9:    89 44 24 04              mov %eax,0x4(%esp)
  9.    d:    c7 04 24 0d 00 00 00     movl $0xd,(%esp)
  10.   14:    e8 fc ff ff ff           call 15 <func1+0x15>
  11.   19:    c9                       leave
  12.   1a:    c3                       ret

  14. 0000001b <main>:
  15.   1b:    55                       push %ebp
  16.   1c:    89 e5                    mov %esp,%ebp
  17.   1e:    83 e4 f0                 and $0xfffffff0,%esp
  18.   21:    83 ec 20                 sub $0x20,%esp
  19.   24:    c7 44 24 14 11 00 00     movl $0x11,0x14(%esp)
  20.   2b:    00
  21.   2c:    c7 44 24 18 01 00 00     movl $0x1,0x18(%esp)
  22.   33:    00
  23.   34:    8b 15 08 00 00 00        mov 0x8,%edx
  24.   3a:    a1 00 00 00 00           mov 0x0,%eax
  25.   3f:    01 c2                    add %eax,%edx
  26.   41:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax
  27.   45:    01 c2                    add %eax,%edx
  28.   47:    8b 44 24 1c              mov 0x1c(%esp),%eax
  29.   4b:    01 d0                    add %edx,%eax
  30.   4d:    89 04 24                 mov %eax,(%esp)
  31.   50:    e8 fc ff ff ff           call 51 <main+0x36>
  32.   55:    8b 44 24 18              mov 0x18(%esp),%eax
  33.   59:    c9                       leave
  34.   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:

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  1. objdump -x -s -d 1.o
查看：

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  1. Sections:
  2. Idx Name Size VMA LMA File off Algn
  3. 2 .bss 00000004 00000000 00000000 0000009c 2**2
  4.                   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.

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  1. #include <stdio.h>

  3. int main(void)
  4. {
  5.   return 0;
  6. }
编译查看大小：

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  1. root@women:/usr/local/src# gcc -c 1.c
  2. root@women:/usr/local/src# size 1.o
       text       data        bss        dec        hex    filename
         66          0          0         66         42    2.o
  3. root@women:/usr/local/src# ls -l 1.o
  4. -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};“

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  1. #include <stdio.h>

  3. int a[10] = {0};

  5. int main(void)
  6. {
  7.   return 0;
  8. }
再来编译查看大小：

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  1. root@women:/usr/local/src# gcc -c 2.c
  2. root@women:/usr/local/src# ll 2.o
  3. -rw-r--r-- 1 root root 868 8月 27 11:13 2.o
  4. root@women:/usr/local/src# size 2.o
  5.    text     data     bss     dec     hex    filename
  6.      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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