ARM體系中所描述的RO,RW和ZI數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)段(data):數(shù)據(jù)段用來存放可執(zhí)行文件中已初始化全局變量,換句話說就是存放程序靜態(tài)分配[1]的變量和全局變量。
BSS段:BSS段包含了程序中未初始化全局變量,在內(nèi)存中 bss段全部置零。BSS是block started by symbol的縮寫。因為未初始化的變量沒有對應(yīng)的值,所以并不需要存儲在可執(zhí)行對象中。但是因為C標(biāo)準(zhǔn)強制規(guī)定未初始化的全局變量要被賦予特殊的默認值(基本上是0值),所以內(nèi)核要從可執(zhí)行代碼裝入變量(未賦值的)到內(nèi)存中,然后將零頁映射到該片內(nèi)存上,于是這些未初始化變量就被賦予了0值。這樣做避免了在目標(biāo)文件中進行顯式地初始化,減少空間浪費
一直以來對于ARM體系中所描述的RO,RW和ZI數(shù)據(jù)存在似是而非的理解,這段時間對其仔細了解了一番,發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律,理解了一些以前書本上有的但是不理解的東西,我想應(yīng)該有不少人也有和我同樣的困惑,因此將我的一些關(guān)于RO,RW和ZI的理解寫出來,希望能對大家有所幫助。
要了解RO,RW和ZI需要首先了解以下知識:
ARM程序的組成
此處所說的“ARM程序”是指在ARM系統(tǒng)中正在執(zhí)行的程序,而非保存在ROM中的bin映像(image)文件,這一點清注意區(qū)別。
一個ARM程序包含3部分:RO,RW和ZI
RO是程序中的指令和常量
RW是程序中的已初始化變量
ZI是程序中的未初始化的變量
由以上3點說明可以理解為:
RO就是readonly,
RW就是read/write,
ZI就是zero
ARM映像文件的組成
所謂ARM映像文件就是指燒錄到ROM中的bin文件,也成為image文件。以下用Image文件來稱呼它。
Image文件包含了RO和RW數(shù)據(jù)。
之所以Image文件不包含ZI數(shù)據(jù),是因為ZI數(shù)據(jù)都是0,沒必要包含,只要程序運行之前將ZI數(shù)據(jù)所在的區(qū)域一律清零即可。包含進去反而浪費存儲空間。
Q:為什么Image中必須包含RO和RW?
A:因為RO中的指令和常量以及RW中初始化過的變量是不能像ZI那樣“無中生有”的。
ARM程序的執(zhí)行過程
從以上兩點可以知道,燒錄到ROM中的image文件與實際運行時的ARM程序之間并不是完全一樣的。因此就有必要了解ARM程序是如何從ROM中的image到達實際運行狀態(tài)的。
實際上,RO中的指令至少應(yīng)該有這樣的功能:
1. 將RW從ROM中搬到RAM中,因為RW是變量,變量不能存在ROM中。
2. 將ZI所在的RAM區(qū)域全部清零,因為ZI區(qū)域并不在Image中,所以需要程序根據(jù)編譯器給出的ZI地址及大小來將相應(yīng)得RAM區(qū)域清零。ZI中也是變量,同理:變量不能存在ROM中
在程序運行的最初階段,RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運行不含變量的代碼。
說了上面的可能還是有些迷糊,RO,RW和ZI到底是什么,下面我將給出幾個例子,最直觀的來說明RO,RW,ZI在C中是什么意思。
RO
看下面兩段程序,他們之間差了一條語句,這條語句就是聲明一個字符常量。因此按照我們之前說的,他們之間應(yīng)該只會在RO數(shù)據(jù)中相差一個字節(jié)(字符常量為1字節(jié))。
Prog1:
#i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog2:
#i nclude
const char a = 5;
void main(void)
{
;
}
Prog1編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog2編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 61 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
================================================================================
以上兩個程序編譯出來后的信息可以看出:
Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data兩類數(shù)據(jù)。他們的唯一區(qū)別就是Prog2的RO Data比Prog1多了1個字節(jié)。這正和之前的推測一致。
如果增加的是一條指令而不是一個常量,則結(jié)果應(yīng)該是Code數(shù)據(jù)大小有差別。
RW
同樣再看兩個程序,他們之間只相差一個“已初始化的變量”,按照之前所講的,已初始化的變量應(yīng)該是算在RW中的,所以兩個程序之間應(yīng)該是RW大小有區(qū)別。
Prog3:
#i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog4:
#i nclude
char a = 5;
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog4編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 1 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)
================================================================================
可以看出Prog3和Prog4之間確實只有RW Data之間相差了1個字節(jié),這個字節(jié)正是被初始化過的一個字符型變量“a”所引起的。
ZI
再看兩個程序,他們之間的差別是一個未初始化的變量“a”,從之前的了解中,應(yīng)該可以推測,這兩個程序之間應(yīng)該只有ZI大小有差別。
Prog3:
#i nclude
void main(void)
{
;
}
Prog4:
#i nclude
char a;
void main(void)
{
;
}
Prog3編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 96 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
Prog4編譯出來后的信息如下:
================================================================================
Code RO Data RW Data ZI Data Debug
948 60 0 97 0 Grand Totals
================================================================================
Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)
Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)
================================================================================
編譯的結(jié)果完全符合推測,只有ZI數(shù)據(jù)相差了1個字節(jié)。這個字節(jié)正是未初始化的一個字符型變量“a”所引起的。
注意:如果一個變量被初始化為0,則該變量的處理方法與未初始化華變量一樣放在ZI區(qū)域。
即:ARM C程序中,所有的未初始化變量都會被自動初始化為0。
總結(jié):
C中的指令以及常量被編譯后是RO類型數(shù)據(jù)。
C中的未被初始化或初始化為0的變量編譯后是ZI類型數(shù)據(jù)。
C中的已被初始化成非0值的變量編譯后市RW類型數(shù)據(jù)。
附:
程序的編譯命令(假定C程序名為tst.c):
armcc -c -o tst.o tst.c
armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o
編譯后的信息就在aa.map文件中。
ROM主要指:NAND Flash,Nor Flash
RAM主要指:PSRAM,SDRAM,SRAM,DDRAM
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