數(shù)據(jù)和代碼

編程語(yǔ)言理論經(jīng)典對(duì)立之中的一個(gè)就是代碼和數(shù)據(jù)的差別。有些語(yǔ)言如LISP把兩者視為一體，其它語(yǔ)言如C語(yǔ)言則維持兩者的差別。編譯絕大部分工作都跟翻譯代碼有關(guān)，必要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的絕不部分都在執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。

學(xué)習(xí)執(zhí)行時(shí)能夠有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，有助于優(yōu)化代碼。獲得最佳效率，有助于理解更高級(jí)的材料。陷入麻煩的時(shí)候。能夠更easy的分析問(wèn)題。

段(Segments)

ELF：(原意為Extensibla Linker Format,可擴(kuò)展鏈接器格式，如今代表Executable and Linking Format，可執(zhí)行文件和鏈接格式)，存在于絕大多SVr4實(shí)現(xiàn)。
COFF：（Common Ojbect-File Format，普通目標(biāo)文件格式）。存在于其它系統(tǒng)中。

上述兩種不同的格式有一個(gè)共同的概念，段。段的概念和非常多都相關(guān)，單就目標(biāo)文件而言，段就是指二進(jìn)制文件里簡(jiǎn)單的區(qū)域，里面保存了和某種特定類(lèi)型(如符號(hào)表?xiàng)l目)相關(guān)的信息。

術(shù)語(yǔ)Section也被廣泛使用。section是ELF文件里的最小組織單位。一個(gè)段一般包含幾個(gè)section。

上述段的概念是UNIX中的。和Intel X86架構(gòu)的段全然沒(méi)有關(guān)系。UNIX中段就表示一個(gè)二進(jìn)制文件的內(nèi)容塊，intel X86中段表示一種設(shè)計(jì)的結(jié)果，在這樣的設(shè)計(jì)中，地址空間并非一個(gè)總體，而是分成64k大小的區(qū)域，稱(chēng)之為段，這樣的設(shè)計(jì)也是情非得已，為了向下兼容以前的芯片。

a.out的結(jié)構(gòu)

下圖顯示了編譯器和連接器分別在這些段中寫(xiě)入了什么東西

BSS段是“Block Started by Symbol(由符號(hào)開(kāi)始的塊)”的縮寫(xiě)。它是舊式IBM704匯編程序的一個(gè)偽指令，UNIX借用了這個(gè)名字。至今仍然沿用。有些人喜歡把它記作“Better Save Space(更有效的節(jié)省空間)”，由于BSS段僅僅保存沒(méi)有值得變量，所以其實(shí)并不須要保存這些變量的映象。執(zhí)行時(shí)所須要的BSS段的大小記錄在目標(biāo)文件里。但BSS段不像其它段。它并不占用目標(biāo)文件的不論什么空間

能夠使用size命令和nm程序來(lái)查看程序各個(gè)部分的大小

操作系統(tǒng)之于a.out

為什么要用段來(lái)組織，由于段能夠方便的映射到鏈接器。在執(zhí)行時(shí)能夠直接加載。加載器僅僅須要提取文件里每一個(gè)段的映像。段在正在執(zhí)行的程序中是一塊內(nèi)存區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域有特定的目的。

文本段包含程序的指令
數(shù)據(jù)段包含經(jīng)過(guò)初始化的全局變量和靜態(tài)變量以及它們的值，BSS段的大小從可執(zhí)行文件里得到。然后鏈接得到這個(gè)大小的內(nèi)存塊。緊跟數(shù)據(jù)塊之后，這塊內(nèi)存進(jìn)入程序后所有清零。

C語(yǔ)言執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)之于a.out

執(zhí)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含，堆棧、活動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)和堆等

• 堆棧段：主要有三個(gè)用途。和函數(shù)以及表達(dá)式有關(guān)。

  除了遞歸調(diào)用，堆棧并非必須的。在大多數(shù)CPU中，堆棧是向下增長(zhǎng)的，也就是朝著低地址方向生長(zhǎng)。
  

  • 為函數(shù)內(nèi)部的局部變量提供存儲(chǔ)空間
  • 函數(shù)調(diào)用過(guò)程中，保持一些維護(hù)性信息，稱(chēng)為堆棧結(jié)構(gòu)或者過(guò)程活動(dòng)記錄
  • 暫存區(qū)，非常長(zhǎng)的算數(shù)表達(dá)式

和C++不同。C執(zhí)行時(shí)函數(shù)個(gè)個(gè)短小精悍，使得C非常高效
C語(yǔ)言不同意在函數(shù)中定義函數(shù)，也就是函數(shù)不能嵌套定義。

setjmp和longjmp

以上兩個(gè)命令是C語(yǔ)言獨(dú)有的，通過(guò)操縱過(guò)程活動(dòng)記錄實(shí)現(xiàn)的。

• setjmp(jmp_buf j)必須首先被調(diào)用。它表示使用變量j記錄如今的位置，函數(shù)返回0；
• longjmp(jmp_buf j,int i)能夠接著被調(diào)用。它表示回到j(luò)所記錄的位置，讓他看上去像剛從setjmp函數(shù)返回一樣?？墒呛瘮?shù)返回i。使代碼知道它實(shí)際上是通過(guò)longjmp返回的。

• 當(dāng)使用longjmp時(shí)。j的內(nèi)容被銷(xiāo)毀
  
  • setjmp保存了一份程序計(jì)數(shù)器和當(dāng)前的棧頂指針，也能夠保存一些初始值，longjmp恢復(fù)這些初始值。
  • 和goto不同，第一，goto不能跳出C語(yǔ)言的函數(shù)；第二。longjmp僅僅能回到以前到過(guò)的地方。
• 須要注意的是。保證局部變量在longjmp過(guò)程中一直保持它的值得唯一可靠辦法就是把它聲明為volatile。
• 兩者組合最大用途是錯(cuò)誤恢復(fù)。僅僅要還沒(méi)從函數(shù)返回，一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤，就能夠把控制流轉(zhuǎn)移到主輸入循環(huán)。能夠用它來(lái)從一串非常深的代碼中馬上返回，提防潛在的危急代碼。

  眼下C++已經(jīng)支持了異常系統(tǒng)

switch(setjmp(jbuf)) {case 0:apple = *suspicious;break;case 1:printf("suspicious is a bad pointer\n");break;default:die("unexpected value returned bt setjmp"); }

• 和goto一樣。不是必要的情況下不要使用它們。

UNIX和MS-DOS的堆棧段

• 在UNIX中，當(dāng)進(jìn)程須要很多其它空間的時(shí)候，堆棧會(huì)自己主動(dòng)生長(zhǎng)。
• DOS中，在建立可執(zhí)行文件時(shí)，堆棧大小必須同一時(shí)候確定，并且它不能在執(zhí)行時(shí)增長(zhǎng)。Stack overflow是常見(jiàn)的堆棧溢出錯(cuò)誤。

實(shí)用的C語(yǔ)言工具

Reference

Ｃ專(zhuān)家編程

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/brucemengbm/p/7268517.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的执行时的C程序的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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