C语言中变量的位置与程序优化

http://see.xidian.edu.cn/cpp/html/1187.html

 

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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