[经验] Helper2416-01——嵌入式Linux上C编程中不可缺少的知识

yuanlai2010   2014-7-5 19:11 楼主
可执行映像中的结构及内存布局
参与Helper2416开发板助学计划心得
可执行映像的生成:
由C语言代码(文本文件)形成可执行程序(二进制文件),需要经过编译-汇编-连接三个阶段。编译过程把C语言文本文件生成汇编程序,汇编过程把汇编程序形成二进制机器代码,连接过程则将各个源文件生成的二进制机器代码文件组合成一个文件(可执行映像)。
有关可执行映像运行的思考:

在我们的单片机中,可执行文件都是存放在只读存储器ROM(现在基本都用Flash了)里面,在单片机上电后便会从中开始执行代码。比如msp430,在使用单步调试时都是从main函数开始执行,在执行之前查阅RAM地址区,可以发现在C代码中声明的已初始化的全局变量已经存在于RAM区了。我们都知道RAM是没有没有掉电保护的,这就意味着在main之前一定有一段代码已经被执行了,就是把我们的全局变量设置好,并且全局变量的初始值也一定存在于可执行文件之中。这里面到底是怎么一回事呢?这就很有必要去研究下执行文件的内部结构了。在翻阅相关的书籍后有了如下的认识。

可执行映像的内部结构

可执行文件由以下几个部分组成。在程序运行时又会产生其他几个部分,各个部分代表了不同的存储区域:

1.代码段(Code或Text)
代码段由程序中执行的机器代码组成。在C语言中,程序语句进行编译后,形成机器代码。在执行程序的过程中,CPU的程序计数器指向代码段的每一条机器代码,并由处理器依次运行。
2.只读数据段(RO data)
只读数据段是程序使用的一些不会被更改的数据,使用这些数据的方式类似查表式的操作,由于这些变量不需要更改,因此只需要放置在只读存储器中即可。
3.已初始化读写数据段(RW data)
已初始化数据是在程序中声明,并且具有初值的变量,这些变量需要占用存储器的空间,在程序执行时它们需要位于可读写的内存区域内,并具有初值,以供程序运行时读写。
4.未初始化数据段(BSS)
未初始化数据是在程序中声明,但是没有初始化的变量,这些变量在程序运行之前不需要占用存储器的空间。
5.堆(heap)
堆内存只在程序运行时出现,一般由程序员分配和释放。在具有操作系统的情况下,如果程序没有释放,操作系统可能在程序(例如一个进程)结束后回收内存。
6.栈(stack)
栈内存只在程序运行时出现,在函数内部使用的变量、函数的参数以及返回值将使用栈空间,栈空间由编译器自动分配和释放。
QQ截图20140705185744.png
代码段、只读数据段、读写数据段、未初始化数据段属于静态区域,而堆和栈属于动态区域。代码段、只读数据段和读写数据段将在连接之后产生,未初始化数据段将在程序初始化的时候开辟,而堆和栈将在程序的运行中分配和释放。
C语言程序分为映像和运行时两种状态。在编译-连接后形成的映像中,将只包含代码段(Text)、只读数据段(RO Data)和读写数据段(RW Data)。在程序运行之前,将动态生成未初始化数据段(BSS),在程序的运行时还将动态形成堆(Heap)区域和栈(Stack)区域。
这也就是说C语言在编译和连接后,将生成代码段(Text)、只读数据段(RO Data)和读写数据段(RW Data)。在运行时,除了以上三个区域外,还包括未初始化数据段(BSS)(与读写数据段一起作为全局/静态量)区域和堆(Heap)区域和栈(Stack)区域。
如有不合适或者错误的地方,请多指正!
论坛ID:yuanlai2010
发表时间:2014-07-05

本帖最后由 yuanlai2010 于 2014-7-5 19:13 编辑

回复评论 (15)

来哥  顶你
点赞  2014-7-5 21:31
引用: kctime 发表于 2014-7-5 21:31
来哥  顶你

多谢廖大神支持,有什么写得不对的地方,你可一定要帮我指出来啊!
点赞  2014-7-5 21:51
比如msp430,在使用单步调试时都是从main函数开始执行

这个是可以设置的。。有些编译器会帮你启动,然后才跳转到main函数里面的。。。比如你430定义一个大的数组存在flash里,,肯定无法进入main函数就看门狗复位了
点赞  2014-7-5 21:54
引用: kctime 发表于 2014-7-5 21:54
比如msp430,在使用单步调试时都是从main函数开始执行

这个是可以设置的。。有些编译器会帮你启动,然后 ...

所以就是说集成开发软件会帮我们处理好进入main之前的事,这部分代码自己是看不到的,对于默认开启关门狗的MSP430来说,如果这部分工作的完成时间超过了看门狗的定时时间,自然就没法进入main了
点赞  2014-7-5 22:01
引用: yuanlai2010 发表于 2014-7-5 22:01
所以就是说集成开发软件会帮我们处理好进入main之前的事,这部分代码自己是看不到的,对于默认开启关门狗 ...


看得到。。。你设置一下编译器就好了。。。
点赞  2014-7-5 22:04
mark,以后学习
点赞  2014-7-5 22:24
引用: kctime 发表于 2014-7-5 22:04
看得到。。。你设置一下编译器就好了。。。

哪天再用MSP430的时候,去试一试,还得要去看看怎么设置!
点赞  2014-7-5 22:42
引用: a13257968 发表于 2014-7-5 22:24
mark,以后学习

一起学习
点赞  2014-7-5 22:46
引用: yuanlai2010 发表于 2014-7-5 22:42
哪天再用MSP430的时候,去试一试,还得要去看看怎么设置!


估计你用不到430了。。
点赞  2014-7-5 22:54
楼主对映像和运行域中的这几个段的总结很精辟,以前虽然大概的思考过,但没有这么系统的总结。收藏了。
点赞  2014-7-13 22:10
如果加上一些重定位的讲解就更好了
点赞  2014-7-13 22:46
都是大神
点赞  2014-7-13 23:08
支持一下大神!
点赞  2014-8-13 18:01
来哥  顶你
点赞  2016-3-31 08:53
谢谢,写的很好,图文并茂,通俗易懂!!!!!
点赞  2023-11-28 21:28
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