通过未初始化全局变量，研究BSS段和COMMON段的不同

作者：gfree.wind@gmail.com

博客：linuxfocus.blog.chinaunix.net

最近正在重温《程序员的自我修养》一书，由于水平比以前有所提升，所以读书的收获也不一样。

下面针对该书3.3.3节BSS段的内容进行更细节的探讨——该节内容不在本文中重复说明了，只说一下结论。对于全局变量来说，如果初始化了不为0的值，那么该全局变量则被保存在data段，如果初始化的值为0，那么将其保存在bss段，如果没有初始化，则将其保存在common段，等到链接时再将其放入到BSS段。关于第三点不同编译器行为会不同，有的编译器会把没有初始化的全局变量直接放到BSS段。

关于上面这个结论，我就不重复进行探讨了，下面探讨一下更细节点的问题。从上面的内容上看，尽管未初始化的全局变量有可能在编译阶段被保存在common段，但是最终还是会放到BSS段。那么我们是否可以将未初始化的全局变量与初始为0的全局变量等同起来呢？

请看下面的代码：

文件test1.c:

1 #include <stdio.h>

2

3 int init = 0;

4

5 void init1()

6 {

7 if (0 == init) {

8 init = 1;

9 printf("init1\n");

10 }

11 }

编译gcc -g -c test1.c

文件test2.c:

12 #include <stdio.h>

13

14 int init = 1;

15

16 void init2()

17 {

18 if (init) {

19 init = 0;

20 printf("init2\n");

21 }

22 }

编译gcc -g -c test2.c

文件main.c

23 void init1();

24 void init2();

25

26

27 intmain()

28 {

29 init1();

30 init2();

31

32 return 0;

33 }

编译gcc -g -o test main.c test1.o test2.o

这时会报错

34 test2.o:(.data+0x0): multiple definition of `init'

35 test1.o:/root/work/test/test1.c:4: first defined here

36 collect2: ld returned 1 exit status

这个报错大家都可以接受吧？OK，那么现在我们做一个小小的改动，将文件test1.c中的int init = 0改为int init，对于test1.c来说，这个改动不影响其逻辑，因为init如果未初始化，其值也应该是0。

当前的test1.c

37 #include <stdio.h>

38

39 intinit;

40

41 void init1()

42 {

43 if (0 == init) {

44 init = 1;

45 printf("init1\n");

46 }

47 }

编译gcc -g -c test1.c

gcc -g -Wall -o test main.c test1.o test2.o

这次即使使用-Wall打开所以warning，也没有任何警告和错误，已经生成了输出文件test。

执行test

48 [root@Lnx99 test]#./test

49 init2

好，下面探讨一下为什么是这样。第一种情况，当test1.c中的init被初始化为0时，尽管init被放置在bss段，但是它是一个强符号。而test2.c中，定义了init为1，也是一个强符号，所以引发了错误。第二种情况，当test1.c中的init不进行初始化，尽管其值仍然为0，但是其被保存在common段，为一个弱符号。当test2.c中定义了init为1一个强符号，那么在链接的过程中，gcc会用这个强符号覆盖掉弱符号，并不会引起链接冲突错误。但是在运行阶段，进入init1时，这个init的值却并不是其所期望的值，因此导致没有打印init1。

我想关于BSS与COMMON段的这点不同，应该讲得比较清楚了。从这个区别中，我们需要注意，当定义全局变量时，有两点需要注意：一，如果只有本文件使用，那么需要添加上static；二，即使不能使用static，那么一定要为该全局变量定义初值，即使这个值就是0。这样可以保证该变量为强符号，当名字冲突时，可以发现，而不是被未知的值覆盖。三嘛，最好能够避免全局变量，或者定义一个独一无二的名字。

再多说一点，在编译阶段，还可以通过-fno-common选项来禁止将未初始化的全局变量放入到common段。

同样的文件，看下面的编译链接过程：

50 [root@Lnx99 test]#gcc -g -fno-common -c test1.c

51 [root@Lnx99 test]#gcc -g -fno-common -c test2.c

52 [root@Lnx99 test]#gcc -g -fno-common -o test main.c test1.o test2.o

53 test2.o:(.data+0x0): multiple definition of `init'

54 test1.o:/root/work/test/test1.c:6: first defined here

55 collect2: ld returned 1 exit status