Question

如果我理解正确，ELF文件中的.bss部分用于为零初始化变量分配空间。我们的工具链生成ELF文件，因此我的问题是：.bss部分实际上是否必须包含所有这些零？这似乎是一种非常浪费的空间，比如说，当我分配一个全局的10兆字节数组时，它会在ELF文件中产生10兆字节的零。我在这看错了什么？

Answer 1

自从我与ELF合作以来已经有一段时间了。但我想我还记得这些东西。不，它实际上不包含那些零。如果您查看ELF文件程序标题，那么您将看到每个标题有两个数字：一个是文件中的大小。另一个是在虚拟内存（readelf -l ./a.out）中分配的部分大小：

Program Headers:
  Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
  PHDR           0x000034 0x08048034 0x08048034 0x000e0 0x000e0 R E 0x4
  INTERP         0x000114 0x08048114 0x08048114 0x00013 0x00013 R   0x1
      [Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
  LOAD           0x000000 0x08048000 0x08048000 0x00454 0x00454 R E 0x1000
  LOAD           0x000454 0x08049454 0x08049454 0x00104 0x61bac RW  0x1000
  DYNAMIC        0x000468 0x08049468 0x08049468 0x000d0 0x000d0 RW  0x4
  NOTE           0x000128 0x08048128 0x08048128 0x00020 0x00020 R   0x4
  GNU_STACK      0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW  0x4

类型LOAD的标头是在加载文件以供执行时复制到虚拟内存中的标头。其他标头包含其他信息，例如所需的共享库。如您所见，FileSize和MemSiz对于包含bss部分（第二个LOAD部分）的标头有显着差异：

0x00104 (file-size) 0x61bac (mem-size)

对于此示例代码：

int a[100000];
int main() { }

ELF规范说，mem-size大于文件大小的段的部分只是在虚拟内存中用零填充。第二个LOAD标题的段到节映射如下所示：

03     .ctors .dtors .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss

所以还有一些其他部分。对于C ++构造函数/析构函数。 Java也是如此。然后它包含.dynamic部分的副本和其他对动态链接有用的东西（我相信这是包含所需的共享库以及其他东西的地方）。之后包含初始化全局变量和局部静态变量的.data部分。最后，会出现.bss部分，在加载时由零填充，因为文件大小不会覆盖它。

顺便说一句，您可以使用-M链接器选项查看将要放置特定符号的输出节。对于gcc，使用-Wl,-M将选项放入链接器。上面的示例显示在a内分配了.bss。它可以帮助您验证未初始化的对象是否真的在.bss而不是其他地方：

.bss            0x08049560    0x61aa0
 [many input .o files...]
 *(COMMON) 
 *fill*         0x08049568       0x18 00
 COMMON         0x08049580    0x61a80 /tmp/cc2GT6nS.o
                0x08049580                a
                0x080ab000                . = ALIGN ((. != 0x0)?0x4:0x1) 
                0x080ab000                . = ALIGN (0x4) 
                0x080ab000                . = ALIGN (0x4) 
                0x080ab000                _end = .

默认情况下，GCC在COMMON部分保留未初始化的全局变量，以便与旧编译器兼容，允许在程序中定义两次全局变量而不会出现多个定义错误。使用-fno-common使GCC使用.bss部分作为目标文件（对最终链接的可执行文件没有任何影响，因为正如你所看到的那样，无论如何都会进入.bss输出部分。这是由链接描述文件。使用ld -verbose）显示它。但这不应该吓到你，这只是一个内部细节。请参阅gcc的联机帮助页。

Answer 2

ELF文件中的.bss部分用于以编程方式未初始化的静态数据，但保证在运行时设置为零。这是一个可以解释其差异的小例子。

int main() {
    static int bss_test1[100];
    static int bss_test2[100] = {0};
    return 0;
}

在这种情况下，bss_test1被放入.bss，因为它未初始化。但是，bss_test2会被放入.data段以及一堆零。运行时加载器基本上分配为.bss保留的空间量，并在任何用户区代码开始执行之前将其清零。

您可以使用objdump，nm或类似的工具来查看差异：

moozletoots$ objdump -t a.out | grep bss_test
08049780 l     O .bss   00000190              bss_test1.3
080494c0 l     O .data  00000190              bss_test2.4

这通常是嵌入式开发人员遇到的第一个惊喜之一......永远不会将静态初始化为零。运行时加载器（通常）负责处理。只要明确初始化任何内容，就会告诉编译器/链接器将数据包含在可执行映像中。

Answer 3

.bss部分未存储在可执行文件中。在最常见的部分（.text，.data，.bss）中，只有.text（实际代码）和.data（初始化数据）存在于ELF中文件。

Answer 4

这是正确的，.bss在物理上不存在于文件中，而是仅存在有关其大小的信息，动态加载程序为应用程序分配.bss部分。由于拇指规则只有LOAD，TLS Segment获取应用程序的内存，其余用于动态加载器。

关于静态可执行文件，bss部分也在可执行的

中给出了空间

没有加载程序的嵌入式应用程序这很常见。

苏曼

.bss段零初始化变量是否占用了elf文件中的空间？

4 个答案: