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BSS段为什么需要初始化

2019-07-12 14:24发布

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我们都知道bss段需要初始化，但是这是为什么呢？
       通过浏览资料，我们都会发现，bss段是不会出现在程序下载文件（*.bin *.hex）中的，因为全都是0。如果把它们出现在程序下载文件中，会增加程序下载文件的大小。实际应用中，通常只需要把bss段的起始地址和结束地址保存起来，而不需要将程序下载文件中出现bss段（一堆0）将来真正运行程序的时候，再根据这两个数据进行bss段的初始化就行了。
       以上这段文字是网上的资料说的。但是，我可不可以让bss段出现在程序下载文件中呢？如果这样可以的话，当程序由存储器（例如nandflash）拷贝到内存中时，捎带着会把bss段像data段那样初始化。
       实际上是可以这样做的。请看下边的两个链接脚本。
链接脚本一：


SECTIONS {
    . = 0x00000000;
    .init : AT(0){ head.o init.o nand.o}
    . = 0x30000000;
    .text : AT(4096) { *(.text) }
    .rodata ALIGN(4) : AT((LOADADDR(.text)+SIZEOF(.text)+3)&~(0x03)) {*(.rodata*)} 
    .data ALIGN(4)   : AT((LOADADDR(.rodata)+SIZEOF(.rodata)+3)&~(0x03)) { *(.data) }
    __bss_start = .;
    .bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }
    __bss_end = .;
}


链接脚本二：


SECTIONS {
    . = 0x00000000;
    .init : AT(0){ head.o init.o nand.o}
    . = 0x30000000;
    .text : AT(4096) { *(.text) }
    .rodata ALIGN(4) : AT((LOADADDR(.text)+SIZEOF(.text)+3)&~(0x03)) {*(.rodata*)} 
    .bss ALIGN(4)  : AT((LOADADDR(.rodata)+SIZEOF(.rodata)+3)&~(0x03)){ *(.bss) }
    .data ALIGN(4) : AT((LOADADDR(.bss)+SIZEOF(.bss)+3)&~(0x03)) { *(.data) }
}


    链接脚本一，把bss段放在最后边，arm-linux-gcc编译器默认的会把bss段给忽略掉，也即不会让bss段出现在程序下载文件中（可以通过Jlink软件查看编译后的bin文件）。这种链接脚本也是我们通常见到的方式。
    链接脚本二，把bss段放在了rodata段和data段中间，这个时候，arm-linux-gcc编译器并不会把bss段在程序下载文件中删除，也即会把bss段保留下来，最终出现在程序下载文件中。我考虑原因可能是这样的：编译后的地址rodata段、bss段、data段是连续的，也即程序运行时这几个段是连续的；倘若把bss段在程序下载文件中删除，那么程序下载文件中rodata段后边紧接着的是data段；这就要求程序的这两个段需要分别处理，而不能一次性将它们连续拷贝过去。
链接脚本二的方法可以让bss段出现在程序下载文件中。但是，通常都不会这样做，这里之所以这样深钻，只不过是在探究bss段初始化的必要性。我们通常采用的链接脚本一，由于最终程序下载文件中没有bss段，所以必须在应用程序运行前，根据bss段的起始地址和结束地址将bss段初始化。
下边，着重讲一下链接脚本中与初始化bss段相关的几句话。
    （1） __bss_start = .;
    （2）.bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }
    （3）__bss_end = .;
     这里，实际上句（1）是在bss段的起始地址处定义了一个int类型的全局变量__bss_start。虽然，bss段的起始地址处肯定是一个未初始化的全局变量，但是这里算是编译器又在这个位置上又重新定义了一个全局变量。就是说，一个地址有两个名字，它们都能访问这个地址空间。句（3）的解释同句（1）。
    接着我们再看一下用C语言写的初始化bss段的程序。
 


（1）void clean_bss(void)
（2）{
（3）   extern int __bss_start, __bss_end;
（4）   int *p = &__bss_start;
（5） 
（6）   for (; p < &__bss_end; p++)
（7）     *p = 0;
（8）}


      首先，句（3）对编译器产生的两个全局变量进行声明。句（4）通过__bss_start取出bss段的起始地址，句（6）通过__bss_end取出bss段的结束地址。

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