什么时候将变量放在“.rdata”部分而不是“.text”部分？

Question

我试图了解.rdata 部分与.text 部分的含义。我正在尝试一个简单的程序如下

int main()
{
    const int a = 10;
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

当我通过gcc -o a.out sample.c -Wl,Map,test.map 构建和转储map 文件并搜索sample.o 时，我发现以下分配

.text          0x0040138c       0x34 sample.o
.data          0x00402000        0x0 sample.o
.rdata         0x00403064        0x8 sample.o
.eh_frame      0x00404060       0x38 sample.o
.bss           0x00405020        0x0 sample.o

现在，如果我稍微修改我的程序以使 a 成为全局变量

const int a = 10;
int main()
{
     printf("%d\n", a);
     return 0;
}

通过重复与上述相同的步骤，我观察到分配如下

.text          0x0040138c       0x2c sample.o
.data          0x00402000        0x0 sample.o
.rdata         0x00403064        0xc sample.o
.eh_frame      0x00404060       0x38 sample.o
.bss           0x00405020        0x0 sample.o

其中清楚地显示a被分配到.rdata部分

.rdata         0x00403064        0xc sample.o
               0x00403064            a

从这些实验中，我了解到 global const 被分配到 .rdata 部分，而 .text 部分的大小已经下降。因此，我假设a 在第一个示例中被分配到.text 部分。

我的问题是：

1. 在确定.rdata 或.text 中的位置时是否考虑const 变量的范围？

2. 从我的实验中，我观察到变量在分配到 .text 部分时需要 8 个字节，而在 .rdata 部分中需要 4 个字节。造成这种差异的原因是什么？

3. 如果局部const变量过多，则对应.text部分的大小会显着增加。在这种情况下推荐的编程实践是什么？

非常感谢。

Answer 1

在第一种情况下，变量被声明为局部变量。它具有“自动”存储持续时间，这意味着它会在封闭范围结束时消失。由于其存储持续时间，它不能永久占用任何内存（无论const如何，都是如此）。因此，它通常存储在堆栈或寄存器中。

在第二种情况下，变量被声明为全局变量。它具有静态存储持续时间，因此它会在程序的生命周期内持续存在。这可以存储在很多地方，例如.data、.bss、.text 或.rdata（或.rodata）。

.data 通常用于具有一些预定义（非零）内容的可写静态数据，例如全球int foo = 42;。 .bss 用于初始化为零（或未初始化）的可写静态数据。 rdata 用于常量静态数据，如字符串和const 变量。当然，这些用途都是“通用的”，可能因编译器而异。

那么为什么.text 在第一种情况下会变大呢？这是因为编译器必须生成一些额外的指令才能将10 加载到堆栈或寄存器中。

Answer 2

此行为因目标而异。在您认为a 最终出现在.text 部分的第一个示例中，10（可能）最终出现在文本部分并加载到堆栈上的a。某些具有例如 pc 相对寻址的体系结构会将此类常量放置在代码之间的某个位置。其他架构会将10 编码为立即寻址模式，这也会导致代码体积稍大。

在第二个示例中，a 被设为全局变量，并将位于您所观察到的 .data 部分中。

那么，让我们根据上述情况回答您的问题。

1. const 在 C 中并不意味着它是一个常量（uuh??），它意味着程序员承诺不会编写它。如果您这样做或您有这样做的危险，编译器会警告，但仍会编译。因此，您的案例之间的区别实际上是 a 在第一个示例中是一个局部变量，而在第二个示例中是一个全局变量。嗯，我刚刚尝试公然写一个const int，它确实给出了一个错误，而不仅仅是一个警告。但是，可以通过引用将更改它的函数来传递这样的const。跨单元的东西甚至可能未被编译器检测到。

2. 如果它位于 .data 部分，则它是对象的大小，在您的情况下为 4 个字节。如果10 位于代码中，无论是在常量表中还是作为立即寻址模式，那么它实际上会变成多大以及对周围代码有什么影响。

   1234563如果有一个自然分支可以隐藏常量表，则一次跳转就足够了。因此，常数占用了它们需要的空间，而不是（更多）。如果它们都被实现为立即寻址，那么如果有更有效的方法以这种方式获取常量，编译器可能仍会决定从中制作一个表格。