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C语言中变量的位置与程序优化

时间:12-31来源:作者:点击数:

前几天一个朋友在网上问我:“怎么区分全局变量,静态变量和自动变量?”我觉得奇怪,他怎么问一个初学者的问题,我这位朋友其实编程挺厉害的,呵呵。接着他说是:“计算机怎么区分”。确实,人区分各种变量一看就知道了,但是计算机怎么区分呢?没有编译知识可能一下子也难弄懂。

计算机理解力是没法和我们相比的,但是它比我们快。我们可以把这些变量分开来放,从不同地方取来的就是不同的变量。告诉计算机去找的就是符号表。当然,生成符号表是编译器的事,我们不用管。但是了解一点总是有好处的。这里我以Unix ELF(Executalbe and Linkable Format)格式文件为例说明编译器是怎么安排全局变量,静态变量和自动变量的位置的。

ELF可重定位目标文件包括:ELF头以及.text,.rodata, .data ,.bss ,.symtab, .rel.text, .rel.data 等节。

  • 1、全局变量:已初始化的保存在.data段中 ,未初始化的表示为.bss段的一个占位符;
  • 2、静态变量:根据是否初始化分别在.data 和.bss段中分配空间;
  • 3、自动变量(非静态局部变量):在运行时保存在栈中。既不在.data 段中也不在.bss段中。

其实我们可以编写一个简单的程序,编译了以后用objdump命令查看各种变量所在的节。

知道了各种变量在运行时的位置也就知道了他们的储存期,而且了解变量的位置对编写高性能程序也非常有帮助。

我们知道嵌入式对程序的性能要求是非常高的,函数的参数列表越长那么函数调用的开销就越大,这个时候我们可以使用全局变量提高程序的性能。将函数和变量声明为static可防止函数和变量被其它模块不正确的使用。

关于自动变量,请看下面的两个程序:

long product;
void factorialA(long n)
{
         long i;
         for(i = 1; i <= n;i++ ){
         product *= i;
     } 
void factorialB(long n)
{
         long i;
         long x = 1;
         for(i = 1; i <= n;i++ ){
                  x *= i;
         } 
         product = x;
}

在n值较大的时候,上面两个程序的性能是有显著差别的。 这是利用了程序的局部性原理。

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