linux 为什么需要.bss段？

zpgglvta 于 2022-12-29 发布在 Linux

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我所知道的是全局变量和静态变量都存储在.data段中，而未初始化的数据则存储在.bss段中。我不明白的是，为什么我们要为未初始化的变量设置一个专用段？如果一个未初始化的变量在运行时被赋值，那么该变量是否仍然只存在于.bss段中？
在下面的程序中，a在.data段中，b在.bss段中;对吗？2如果我理解错了，请指正。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int b[20]; /* Uninitialized, so in the .bss and will not occupy space for 20 * sizeof (int) */

int main ()
{
   ;
}

同时，考虑以下程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int var[10];  /* Uninitialized so in .bss */
int main ()
{
   var[0] = 20  /* **Initialized, where this 'var' will be ?** */
}

linux

来源：https://stackoverflow.com/questions/9535250/why-is-the-bss-segment-required

6条答案

按热度按时间

alen0pnh1#

原因是为了减小程序的大小。假设你的C程序运行在一个嵌入式系统上，代码和所有常量都保存在真正的ROM（闪存）中。在这样的系统中，在调用main()之前，必须执行一个初始的“向下拷贝”来设置所有静态存储持续时间对象。它通常会像下面这样：

for(i=0; i<all_explicitly_initialized_objects; i++)
{
  .data[i] = init_value[i];
}

memset(.bss, 
       0, 
       all_implicitly_initialized_objects);

其中，.data和.bss存储在RAM中，但init_value存储在ROM中。如果它是一个段，则ROM必须填充大量零，从而显著增加ROM大小。
基于RAM的可执行程序的工作原理类似，尽管它们当然没有真正的ROM。
而且，memset可能是某种非常高效的内联汇编程序，这意味着启动时的向下拷贝可以执行得更快。

赞(0）回复(0）举报 2022-12-29

q3qa4bjr2#

.bss段是一个优化。整个.bss段由一个数字描述，可能是4字节或8字节，它给出了它在运行进程中的大小，而.data部分与初始化变量大小之和一样大。因此，.bss使可执行文件更小，加载更快。否则，变量可以在.data段中，显式初始化为零;程序很难区分（详细地说，.bss中对象的地址可能与.data段中的地址不同）。
在第一个程序中，a位于可执行文件的.data段中，b位于.bss段中。一旦程序被加载，区别就变得不重要了。在运行时，b占用20 * sizeof(int)字节。
在第二个程序中，var被分配了空间，main()中的赋值修改了该空间，碰巧var的空间是在.bss段而不是.data段中描述的，但这并不影响程序运行时的行为。

赞(0）回复(0）举报 2022-12-29

lymnna713#

来自Jeff Duntemann的Assembly Language Step-by-Step: Programming with Linux，关于**.数据**部分：

.data节包含已初始化数据项的数据定义。已初始化数据是在程序开始运行之前具有值的数据。这些值是可执行文件的一部分。当可执行文件加载到内存中执行时，它们也会加载到内存中。

关于.data节，需要记住的重要一点是，定义的初始化数据项越多，可执行文件就越大，运行时从磁盘加载到内存所需的时间也就越长。
和**.bss部分：
在程序开始运行之前，并不是所有的数据项都需要有值。例如，当你从磁盘文件阅读数据时，你需要有一个地方让数据从磁盘进入后去。像这样的数据缓冲区在程序的.bss**部分定义。你为缓冲区留出一定数量的字节，并给予缓冲区一个名字。但你没有说明缓冲区中有什么值。
在.data节中定义的数据项和在.bss节中定义的数据项之间有一个关键的区别：.data节中的数据项会增加可执行文件的大小。2.bss节中的数据项不会。3占用16，000字节（或更多，有时甚至更多）的缓冲区可以在.bss中定义，并且几乎不会增加可执行文件的大小（说明大约为50字节）。

赞(0）回复(0）举报 2022-12-29

ckocjqey4#

首先，示例中的那些变量不是未初始化的; C指定将未初始化的静态变量初始化为0。
所以.bss的原因是有更小的可执行文件，节省空间，并允许更快地加载程序，因为加载程序可以只分配一堆零，而不必从磁盘复制数据。
当运行程序时，程序加载器会将.data和.bss加载到内存中。写入驻留在.data或.bss中的对象只会进入内存，它们不会在任何时候刷新到磁盘上的二进制文件中。

赞(0）回复(0）举报 2022-12-29

jtw3ybtb5#

System V ABI 4.1 (1997)（也称为ELF规范）也包含答案：

.bss此段保存构成程序内存映像的未初始化数据。根据定义，当程序开始运行时，系统用零初始化数据。此段不占用文件空间，如段类型SHT_NOBITS所示。
表示节名.bss被保留并具有特殊效果，特别是它不占用文件空间，因此优于.data。
当然，缺点是当操作系统将字节放入内存时，所有字节都必须设置为0，这限制性更强，但这是一个常见的用例，对于未初始化的变量来说效果很好。
SHT_NOBITS节类型文档重复了该确认：
sh_size此成员以字节为单位给出节的大小。除非节类型为SHT_NOBITS，否则节在文件中占用sh_size字节。类型为SHT_NOBITS的节可能具有非零大小，但它在文件中不占用任何空间。
C标准没有提到节，但是我们可以很容易地用objdump和readelf验证变量在Linux中的存储位置，并得出结论，未初始化的全局变量实际上存储在.bss中。What happens to a declared, uninitialized variable in C?