C 的激活记录中的全局变量在哪里？答案

【问题标题】：Where are global variables located in the activation record for C?C 的激活记录中的全局变量在哪里？
【发布时间】：2020-03-06 12:53:06
【问题描述】：

在 C 中，每个函数都有一个激活记录，该记录分配在堆栈帧上。局部变量分配在它们自己的函数的激活记录中。那么，全局变量是怎么回事呢？它们分配在哪里？

例如

#include <stdio.h>
    int a;

    void v()
    {a= 2;
    int b;
    b++;
    }

    main()
    {
    int f;
    printf("\n%d",a);
    v();
    }


-----Activation record----

-------------------
-------------------
activation record for main
-------------------
int f
-------------------
-------------------
activation record of v
--------------------
int a
--------------------
int b
--------------------
---------------

变量x根据激活记录逻辑存放在哪里？

【问题讨论】：

全局变量不存储在“激活记录”（或“堆栈帧”）中。那是存储自动（或本地）变量的地方。但是，C 标准并没有规定变量的存储位置，只规定了它们应该如何工作。它没有提到术语“堆栈”、“堆”或“激活”。
通常全局变量存储在所谓的数据段中。它是内存的一部分，在链接过程中映射到变量，并且在运行时不会更改。它在加载时分配在实际内存中。

标签： c global-variables activation-record

【解决方案1】：

在 C 中，每个函数都有一个激活记录，该记录分配在堆栈帧上。

不。但是，编译器通常是这样解决的。至少在您没有激活任何优化的情况下。

首先，C 标准根本没有提到堆栈。所以这个问题的答案将是关于它在实践中通常是如何解决的。

通常它们在数据段或bss段中。典型的布局如下所示：

Stack - Grows down towards the heap. Used for local variables.
-----
...
...
...
----
Heap - Grows up towards the stack. Used for dynamically allocated memory.
----
BSS - Uninitialized data. Used for uninitialized global and static variables.
----
Data - Initialized data. 
----
Text - Runnable code

【讨论】：

【解决方案2】：

在 C 中，每个函数都有一个激活记录，该记录分配在堆栈帧上。

错误，optimizing compiler 可能不会这样做（而 gcc -O3 -flto 不会，在 Linux / x86-64 上使用最近的 GCC）。它将inline 一些功能。一些本地人只保存在一些processor registers 中（所以没有内存位置）。阅读register allocation，例如在Dragon Book 或其他一些关于编译器的教科书中。请注意automatic variables。另请注意，您甚至不需要计算机来运行 C 程序（教 C 的一种好方法是让课堂上的游戏成为计算机；您可以用铅笔在纸上运行 C 程序）。

call stack（保存调用帧或激活记录）上通常没有全局变量。它们可能位于data segment 中（并且可以完全优化）。

C11 规范不需要任何调用堆栈。通过阅读n1570 进行检查。一些实现不使用任何调用堆栈（或激活记录）。请注意crt0 呼叫您的main。

阅读linkers and loaders 了解更多信息。另请阅读textbook about operating systems。

在 Linux 上，尝试 cat /proc/self/maps 以了解运行 cat 命令的 process 的 virtual address space；见proc(5)

使用 Linux 查看gcc -O2 -fverbose-asm -S 生成的汇编代码。阅读invoking GCC。

另见this answer。

在 Linux 上，在 executable 或 object file 上使用 nm(1)、readelf(1)、objdump(1)（ELF 格式）。

【讨论】：