c语言中的变量存放在哪里,你的变量究竟存储在哪里？

c语言变量存储问题

在函数体中定义的变量通常是在栈上，用malloc, calloc, realloc等分配内存的函数分配得到的就是在堆上。

在函数外部定义的变量(全局变量或静态外部变量)和在函数内部定义的static变量，其生存期就是程序运行的全过程，这些变量被存储在数据段(datasegment)中。

在函数内部定义的auto变量(没有用关键字static定义的变量)的生存期从程序开始执行其所在的程序块代码时开始，到程序离开该程序块时为止。作为函数参数的变量只在调用该函数期间存在。这些变量被存储在栈(stack)中。

你的变量究竟存储在什么地方？

作者：杨小华

我相信大家都有过这样的经历，在面试过程中，考官通常会给你一道题目，然后问你某个变量存储在什么地方，在内存中是如何存储的等等一系列问题。不仅仅是在面试中，学校里面的考试也会碰到同样的问题。

如果你还不知道答案，请接着往下看。接下来，我们将在Linux操作系统上，以GCC编译器为例来讲解变量的存储。

在计算机系统中，目标文件通常有三种形式：

1.可重定位的目标文件：包含二进制代码和数据，与其他可重定位目标文件合并起来，创建一个可执行目标文件。

2.可执行的目标文件：包含二进制代码和数据，其形式可以被直接拷贝到存储器中并执行

3.共享目标文件：一种特殊的可重定位目标文件，即我们通常所说的动(静)态链接库

一个典型的可重定位目标文件如下图所示：

高地址

节头部表

.strtab

.line

.debug

.rel.data

.rel.text

.symtab

.bss

.data (3)

.rodata

.text (1)

ELF头

0

图 1典型的ELF可重定位目标文件(数字代表索引)

夹在ELF头和节头部表之间的都是节(section)，各个节的意思如下：

节

含义

.text

已编译程序的机器代码

.rodata

只读数据，如pintf和switch语句中的字符串和常量值

.data

已初始化的全局变量

.bss

未初始化的全局变量

.symtab

符号表，存放在程序中被定义和引用的函数和全局变量的信息

.rel.text

当链接器把这个目标文件和其他文件结合时，.text节中的信息需修改

.rel.data

被模块定义和引用的任何全局变量的信息

.debug

一个调试符号表。

.line

原始C程序的行号和.text节中机器指令之间的映射

.strtab

一个字符串表，其内容包含.systab和.debug节中的符号表

对于static类型的变量，gcc编译器在.data和.bss中为每个定义分配空间，并在.symtab节中创建一个有唯一名字的本地链接器符号。对于malloc而来的变量存储在堆(heap)中，局部变量都存储在栈(stack)中。

下面我们以实际的例子来分析变量的存储：

#include

#include

#include

int z = 9;

int a;

static int b =10;

static int c;

void swap(int* x,int* y)

{

int temp;

temp=*x;

*x=*y;

*y=temp;

}

int main()

{

int x="4",y=5;

swap(&x,&y);

printf(“x=%d,y=%d,z=%d,w=%d\n”,x,y,z,b);

return 0;

}

根据以上题目和理论知识，我们可以推断出：

变量

存储区域

a

.bss

b

.data

c

.bss

x

stack

y

stack

temp

stack

z

.data

swap

.text

main

.text

x=……

.rodata

我们将从   汇编代码和符号表中来分析以上答案是否正确。我们首先来看该程序的汇编代码：

.file "var.c"

.globl z

.data     #数据段

.align    4

.type     z,     @object

.size     z,     4

z:

.long     9

.align    4

.type     b,     @object

.size     b,     4

b:

.long     10

.text     #代码段

.globl    swap

.type     swap,  @function

swap:

pushl     %ebp

movl      %esp,      %ebp

subl      $4,        %esp

movl      8(%ebp),   %eax

movl      (%eax),    %eax

movl      %eax,      -4(%ebp)

movl      8(%ebp),   %edx

movl      12(%ebp), %eax

movl      (%eax),    %eax

movl      %eax,      (%edx)

movl      12(%ebp), %edx

movl       -4(%ebp), %eax

movl      %eax,      (%edx)

leave

ret

.size swap, .-swap

.section   .rodata     #只读段

.LC0:

.string   "x=%d,y=%d,z=%d,w=%d\n"

.text     #代码段

.globl     main

.type      main, @function

main:

pushl     %ebp

movl      %esp,      %ebp

subl      $40,       %esp

andl      $-16,      %esp

movl      $0,        %eax

subl      %eax,      %esp

movl      $4,        -4(%ebp)

movl      $5,        -8(%ebp)

leal      -8(%ebp), %eax

movl      %eax,      4(%esp)

leal      -4(%ebp), %eax

movl      %eax,      (%esp)

call      swap

movl      b,         %eax

movl      %eax,      16(%esp)

movl      z,         %eax

movl      %eax,      12(%esp)

movl      -8(%ebp),  %eax

movl      %eax,      8(%esp)

movl      -4(%ebp),  %eax

movl      %eax,      4(%esp)

movl      $.LC0,     (%esp)

call      printf

movl      $0,        %eax

leave

ret

.size main, .-main

.comm    a,4,4

.local       c

.comm    c,4,4

.section   .note.GNU-stack,"",@progbits

.ident      "GCC: (GNU) 3.3.5 (Debian 1:3.3.5-13)"

通过以上汇编代码可以发现，z和b在.data段，main和swap在.text段，a和c在.bss段，x,y,temp在stack中，printf函数所打印的字符串在.rodata中。

下面我们在通过符号表来解释变量的存储。

每个可重定位目标文件都有一个符号表，它包含该文件所定义和引用的符号的信息。在链接器的上下文中，有三种不同的符号：

1. 由该文件定义并能被其他模块引用的全局符号。即非静态的C函数和非静态的全局变量，如程序中的a,z,swap。

2. 由其他模块定义并被该文件引用的全局符号。用extern关键字所定义的变量和函数。

3. 只被该文件定义和引用的本地符号。用static关键字定义的函数和变量。如程序中的b和c。

该程序所对应的符号表如图所示：

图 2符号表

首先，我们解释上图中各字段的含义：