bss、data和rodata區(qū)別與聯(lián)系及相關(guān)關(guān)鍵字
有人可能會說，全局內(nèi)存就是全局變量嘛，有必要專門一章來介紹嗎？這么簡單的東西，還能玩出花來？我從來沒有深究它，不一樣寫程序嗎？關(guān)于全局內(nèi)存這個主題雖然玩不出花來，但確實有些重要，了解這些知識，對于優(yōu)化程序的時間和空間很有幫助。因為有好幾次這樣經(jīng)歷，我才決定花一章篇幅來介紹它。
正如大家所知道的，全局變量是放在全局內(nèi)存中的，但反過來卻未必成立。用static修飾的局部變量就是放在放全局內(nèi)存的，它的作用域是局部的，但生命期是全局的。在有的嵌入式平臺中，堆實際上就是一個全局變量，它占用相當(dāng)大的一塊內(nèi)存，在運行時，把這塊內(nèi)存進行二次分配。
這里我們并不強調(diào)全局變量和全局內(nèi)存的差別。在本文中，全局強調(diào)的是它的生命期，而不是它的作用域，所以有時可能把兩者的概念互換。
一般來說，在一起定義的兩個全局變量，在內(nèi)存的中位置是相鄰的。這是一個簡單的常識，但有時挺有用，如果一個全局變量被破壞了，不防先查查其前后相關(guān)變量的訪問代碼，看看是否存在越界訪問的可能。
在ELF格式的可執(zhí)行文件中，全局內(nèi)存包括三種：bss、data和rodata。其它可執(zhí)行文件格式與之類似。了解了這三種數(shù)據(jù)的特點，我們才能充分發(fā)揮它們的長處，達到速度與空間的最優(yōu)化。
1.? ?? ?? ?bss
已經(jīng)記不清bss代表Block Storage Start還是Block Started by Symbol。像這我這種沒有用過那些史前計算機的人，終究無法明白這樣怪異的名字，也就記不住了。不過沒有關(guān)系，重要的是，我們要清楚bss全局變量有什么樣特點，以及如何利用它。
通俗的說，bss是指那些沒有初始化的和初始化為0的全局變量。它有什么特點呢，讓我們來看看一個小程序的表現(xiàn)。
int bss_array[1024 * 1024] = {0};
int main(int argc, char* argv[])
{
? ? return 0;
}
[root@localhost bss]# gcc -g bss.c -o bss.exe
[root@localhost bss]# ll
total 12
-rw-r--r-- 1 root root? ?84 Jun 22 14:32 bss.c
-rwxr-xr-x 1 root root 5683 Jun 22 14:32 bss.exe
變量bss_array的大小為4M，而可執(zhí)行文件的大小只有5K。?由此可見，bss類型的全局變量只占運行時的內(nèi)存空間，而不占文件空間。
另外，大多數(shù)操作系統(tǒng)，在加載程序時，會把所有的bss全局變量全部清零，無需要你手工去清零。但為保證程序的可移植性，手工把這些變量初始化為0也是一個好習(xí)慣。
2.? ?? ?? ?data
與bss相比，data就容易明白多了，它的名字就暗示著里面存放著數(shù)據(jù)。當(dāng)然，如果數(shù)據(jù)全是零，為了優(yōu)化考慮，編譯器把它當(dāng)作bss處理。通俗的說，data指那些初始化過（非零）的非const的全局變量。它有什么特點呢，我們還是來看看一個小程序的表現(xiàn)。
int data_array[1024 * 1024] = {1};
int main(int argc, char* argv[])
{
? ? return 0;
}
[root@localhost data]# gcc -g data.c -o data.exe
[root@localhost data]# ll
total 4112
-rw-r--r-- 1 root root? ?? ?85 Jun 22 14:35 data.c
-rwxr-xr-x 1 root root 4200025 Jun 22 14:35 data.exe
僅僅是把初始化的值改為非零了，文件就變?yōu)?M多。由此可見，data類型的全局變量是即占文件空間，又占用運行時內(nèi)存空間的。
3.? ?? ?? ?rodata
rodata
的意義同樣明顯，ro代表read only，即只讀數(shù)據(jù)(const)。關(guān)于rodata類型的數(shù)據(jù)，要注意以下幾點：
l常量不一定就放在rodata里，有的立即數(shù)直接編碼在指令里，存放在代碼段(.text)中。
l? ?? ?? ?對于字符串常量，編譯器會自動去掉重復(fù)的字符串，保證一個字符串在一個可執(zhí)行文件(EXE/SO)中只存在一份拷貝。
l? ?? ?? ?rodata是在多個進程間是共享的，這可以提高空間利用率。
l? ?? ?? ?在有的嵌入式系統(tǒng)中，rodata放在ROM(如norflash)里，運行時直接讀取ROM內(nèi)存，無需要加載到RAM內(nèi)存中。
l? ?? ?? ?在嵌入式linux系統(tǒng)中，通過一種叫作XIP（就地執(zhí)行）的技術(shù)，也可以直接讀取，而無需要加載到RAM內(nèi)存中。
由此可見，把在運行過程中不會改變的數(shù)據(jù)設(shè)為rodata類型的，是有很多好處的：在多個進程間共享，可以大大提高空間利用率，甚至不占用RAM空間。同時由于rodata在只讀的內(nèi)存頁面(page)中，是受保護的，任何試圖對它的修改都會被及時發(fā)現(xiàn)，這可以幫助提高程序的穩(wěn)定性。
4.? ?? ?? ?變量與關(guān)鍵字
static關(guān)鍵字用途太多，以致于讓新手模糊。不過，總結(jié)起來就有兩種作用，改變生命期和限制作用域。如：
l? ?? ?? ?修飾inline函數(shù)：限制作用域
l? ?? ?? ?修飾普通函數(shù)：限制作用域
l? ?? ?? ?修飾局部變量：改變生命期
l? ?? ?? ?修飾全局變量：限制作用域
const 關(guān)鍵字倒是比較明了，用const修飾的變量放在rodata里，字符串默認(rèn)就是常量。對const，注意以下幾點就行了。
l??指針常量：指向的數(shù)據(jù)是常量。如?const?char* p =?“abc”;?p指向的內(nèi)容是常量 ，但p本身不是常量，你可以讓p再指向”123”。
l? ?? ?? ?常量指針：指針本身是常量。如：char*?const?p?= “abc”; p本身就是常量，你不能讓p再指向”123”。
l? ?? ?? ?指針常量 + 常量指針：指針和指針指向的數(shù)據(jù)都是常量。const char* const p =”abc”; 兩者都是常量，不能再修改。
violatile關(guān)鍵字通常用來修飾多線程共享的全局變量和IO內(nèi)存。告訴編譯器，不要把此類變量優(yōu)化到寄存器中，每次都要老老實實的從內(nèi)存中讀取，因為它們隨時都可能變化。這個關(guān)鍵字可能比較生僻，但千萬不要忘了它，否則一個錯誤讓你調(diào)試好幾天也得不到一點線索。
轉(zhuǎn)載鏈接：Linux的SOCKET編程詳解 - 江召偉 - 博客園
