C - 进程内存中的常量在哪里？

Question

来自类似问题here我看到 constant 变量必须在程序的进程内存 Text 段 中，如果我理解的一切正确 - 它确实是:

int main() {

    static const char somedata[8192] = "somedata";

    while (1) {
        printf("\tAddress of main: %p\n", main);
        printf("\tMy process ID : %d\n", getpid());
        printf("\tArray Some first address: %p\n", &somedata[1]);
        sleep(10);
    };

    return 0;
}

这给了我结果:

Address of main: 0x4bc38b971a
My process ID : 633
Array Some first address: 0x4bc38b9881

运行后 - /proc/maps 确认:

$ cat /proc/633/maps 
4bc38b9000-4bc38bc000 r-xp 00000000 fe:01 19664256

0x4bc38b9881 在 dec 中是 325403252865，0x4bc38b9000 - 0x4bc38bc000 是 325403250688-325403262976，325403252865 在这些边界之间，一切看起来都是正确的。

size 也告诉它在 text 中:

$ size mem_lay_inc_text_print
   text    data     bss     dec     hex filename
  10097     608       8   10713    29d9 mem_lay_inc_text_print

但是this (以及很多类似的)主题说 - constant 在 Initialized Data Segment 而不是在 Code segment 中:

Initialized data stores all global, static, constant,

那么 - 真相在哪里？或者我只是误会了什么？

也许 4bc38b9000-4bc38bc000 包含 Init.数据 和文本 段？

不，它没有:

...
static int i = 100;

while (1) {
    printf("Address of main: %p\n", main);
    printf("My process ID : %d\n", getpid());
    printf("Array Some first address: %p\n", &somedata[1]);
    printf("Int I address: %p\n", &i);
...

现在从 size 的结果中我看到 data 变大了(data 612 而不是 608第一个结果)，maps 也表示相同:

...
Int I address: 0xea335af040
...

和 map :

$ cat /proc/8859/maps
ea333ac000-ea333af000 r-xp 00000000 fe:01 19664256
ea335ae000-ea335af000 r--p 00002000 fe:01 19664256
ea335af000-ea335b0000 rw-p 00003000 fe:01 19664256

0xea335af040 在 ea335af000-ea335b0000 中带有 rw-p，也就是 data...

真的很困惑...

$ gcc --version
gcc (GCC) 7.1.1 20170630

所以问题是:常量存储在哪里 - 在初始化数据中，还是在文本段中？还是取决于编译器/操作系统？

Answer 1

由于空间和格式的限制，我更喜欢在这里写一个扩展评论而不是评论。

首先，内存布局链接位于 https://developerinsider.co/memory-layout-representation-of-c-program/没有错；它只是没有提到它正在尝试对所有操作系统进行全面的一般性讨论。四个通用的布局概念是:1) 代码，2) 在构建时分配的数据(这变得困惑)，以及两种动态数据:3) 堆栈和 4) 堆。如图所示。它忽略了提及动态链接环境所需的许多实际机制，例如全局偏移表 (.got)。

我认为 OP 模糊的一个重要区别是可执行文件布局与运行进程内存布局。可执行文件布局(例如 ELF)是磁盘上包含进程蓝图的潜在位。这是讨论所有特定部分 以及objdump 工具应用的地方。 objdump -h foo 实际上会显示 30 个部分。

Linux 内核中的可执行加载器将这些许多部分映射到几个内存区域，以最大限度地减少管理内存的复杂性和开销。

下一个重要的区别是通用的 Unix 行为与 Linux 的细节之间的区别，至少在概念上，在廉​​价硬件上的性能比优雅和坚持干净的分离更重要。因此在引用的链接中:

For that reason, the .rodata section, which contains read-only initialized data, is packed into the same segment that contains the .text section.

这很不幸，因为只读初始化数据附加了完全不必要的执行权限。几乎可以肯定的是，经过强化的 Linux 变体不会以轻微的内存或 CPU 浪费为代价来做到这一点。

这是我的代码(我注意到您使用的是基于 1 的数组——哎呀，这不是 C 的工作方式!)——它试图显示只读与读写映射:

#include <stdio.h> /* printf */
#include <sys/types.h> /* getpid */
#include <unistd.h> /* getpid */
#include <sys/select.h>

const char small_ro_global[  16] = "small ro global";
char       small_rw_global[  16] = "small ro global";
const char   big_ro_global[8192] = "  big ro global";
char         big_rw_global[8192] = "  big rw global";

int main(int argc, char *argv[]) {
  /* small_ro_global[1] = 'b'; compile error */
  small_rw_global[1] = 'c'; /* ensure writable */

  printf("Address of main: %p\n", main);
  printf("My process ID : %d\n", getpid());

  printf("small_ro_global: %p big_ro_global: %p small_rw_global: %p big_rw_global: %p\n",
         small_ro_global, big_ro_global, small_rw_global, big_rw_global);

  /* waits forever */
  select(0, NULL, NULL, NULL, NULL);

  return 0;
}

GCC:v. 4.8.4 GNU/Linux 发行版:Ubuntu 15.10 硬件:Intel 64 位输出:

Address of main: 0x4005cd
My process ID : 5788
small_ro_global: 0x400700 big_ro_global: 0x400720 small_rw_global: 0x603060 big_rw_global: 0x603080

/proc/5788/maps 摘录。请注意第 1 部分和第 3 部分中的内容，但第 2 部分中没有内容:

00400000-00403000 r-xp 00000000 ca:01 1947                               /root/foo
00602000-00603000 r--p 00002000 ca:01 1947                               /root/foo
00603000-00606000 rw-p 00003000 ca:01 1947                               /root/foo

最后，感谢刚刚了解到 readelf -l 的链接，它给出了以下内容。特别是参见包含 .text 和 .rodata 部分的段 02。

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00     
   01     .interp 
   02     .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame 
   03     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss 
   04     .dynamic 
   05     .note.ABI-tag .note.gnu.build-id 
   06     .eh_frame_hdr 
   07     
   08     .init_array .fini_array .jcr .dynamic .got 

从关于proc (5) 的文档中，我们了解到内存段中的第二个(权限:只读，不可执行)，并将其与objdump，用于流程机制:动态链接和异常处理。它包含以下部分:.eh_frame_hdr、.eh_frame、.init_array、.fini_array、.jcr 、.dynamic 和 .got。

因此，您在代码中指向的任何内容都不会在该区域显示。