变量

今天学习的内容应该算是非常基础的东东，每个语言都会用到它，越是基础的东西，越要认真学，这样往深走的时候才会走得更加踏实，当然简单的东西并非真的“简单”,所以接下来就按步就班地学习这些看似“很简单”的知识点，当然下面记录的都是平常不怎么会的细节。

常量：

对于C语言来说，常量有如下几种类型：

 

其中对于回车换行符得说明说明:

\r   回车  cariage return  简称CR，含义：光标定位到行首

\n   换行  line feed  简称LF，含义：光标移到下一行

而平常我们所说的换行是指：光标定位到行首 + 光标移到下一行 = \r + \n

在不同的平台下，回车的表示也是不同的，如下：

① Windows平台：\r\n  CRLF

② Unix平台：\n LF

③ Mac平台： \f CR

① 下面做一个实验来验证Windows平台回车的表示是否真的由\r\n两个字符组成呢？

首先新建一个文件，注意观看其大小：

 

通过EditPlus文本编辑器打开【随后需要用到它里面的功能】，里面敲一个回车换行：

这时保存，查看一下这时的大小：

可见确实是两个字符表示回车，那这两个字符是否真的是\r、\n呢？这时用EditPlus中的十六进制来查看里面的内容：

我们知道，第个字符都对应一个ASCII码值，所以，通过查询ASCII码表就知道这两个数值代表的字符是多少了，在linux中可以直接通过帮助查看到：

 

所以论证了在windows上回车是由\r\n两个字符组成。 

② 下面再到Linux(准Unix平台)下来论证回车字符是由\n组成：

同样首先新建一个文件，里面敲入一个字母a+回车：

 

同样，查看文本内容中的字符,用od -c 命令:

从中可以发现，多出来一个换行符，然后是\n\n代表linux换行么？答案是VI编辑器默认会给内容加一个换行，在a前面再加上换行符就可以论证我们的观点是没错的：

再查看文本中的字符：

变量：

关于什么是变量，这个就不用多说下，这里列一下在C语言的所有保留关键字，之后会一一学到，主要是要避免变量的命名与保留关键字同名：

 下面来探讨一下C语言中变量的一些特点，及它的生存期与作用或

特点一:一个局部整形变量,如果没有初始化，它的值是不可预期的。

 

运行结果：

特点二：全局整形变量的值如未初始化，它的值为0:

 运行结果：

特点三：局部和全局静态整形变量未初始化，值也为0:

运行结果：

 实际上对于不同的变量，它在内存中的分配是不一样的，下面就来探讨一下C程序的执行环境：

对于一个可执行目标文件，实际上它是ELF文件格式，它里面包含程序的很多信息，如：ELF文件头信息、程序头、代码段、数据段等，可以用

readelf：来显示ELF文件信息：

 

里面就包含很多信息，下面列一下典型的：

 

 

可见可执行文件是有一定的格式的，对于内存，实际上它也是进行分段的，如下面所示：

那C程序编译成的可执行程序分段和内存也进行分段，这有什么意义呢？

实际上可执行程序以一定的格式进行保存，目的也就是为了加载到内存的不同段中，而行代码段的数据就加载到内存的代码段中，对于数据段就加载到内存的数据段中，这时PC指针就从代码段开始执行我们写的程序，

而内存分段的好处，也可以总结如下：

1、可以将程序的指令与数据进行区分

2、可以对不同的段施加不同的属性，代码段是只读的，简称r/o段；数据段是可读写的，简称r/w段，可以防止代码段中的指令被有意或无意地破坏

3、可以提高程序的可靠性，有利于缓存

4、多个进程可以共享，共享存储器中的数据或代码，可以减少内存使用

 

对于c语言从代码生成可执行文件可以分为如下几个步骤,这也是大家都熟知的：

其中要说明一下最后一步"链接器"生成可执行程序的作用：简单的说就是将多个目标文件合并在一起,主要作用是重定位。将目标文件的函数地址、变量地址重新定位。

下面对一个目标文件来进行分析：

 

 

这时，对其进行编译，生成.o目标文件：

可以用如下命令来查看其文件信息：

这时我们来查看下目标文件的汇编代码，注意，这个.o是没有进行链接过的：

而通过链接之后的可执行目标程序，则除了包含.o相关的代码，而且还会包含一些库的代码,通过如下命令可以查看到：

这时，再通过objdump来查看目标可执行文件的汇编代码，就会多了很多内容了.

对于C程序，我们知道它的入口函数是main，其实真正的入口函数不是它，通过这个目标汇编就可以看到：

 

 

 

 

说明：关于链接器的一些概念，只需了解一下，实际上一个链接器比编译器要复杂得多，主要是通过简单分析建立一个对C程序的编译执行环境有一个了解，建立一个正常的编程观念，这才是重点。

接下来，通过代码，来理解一下代码对应的各个段信息，清楚理解了哪些变量存在内存的哪个段中，对之后C语言的深入分析能打下一个比较好的基础【仔细看其过程，可能有点绕】：

分析这段程序：

可以通过如下命令来查看.o文件的总段信息：

上面的text、data、bass段，分别对应内存的分段，从上面信息可以看到，还没有数据段，只有代码段，大小为41个字节,结合程序代码来分析，看是否信息正确：

说明：text段，称为代码段，通常“常量值”也归为代码段中,因为它们都是只读的。

从代码来分析，只有13个字节的常量，跟总text段的41个字节不相符，根据上面的说明，可以查看更详细的信息，就可以明白了：

下面来进一步说明段信息：

在代码中加入数据：

从以上实验就论证了：未初始化的数据是存放在bss段中，已初始化的数据是存放在data段中，另外bss段中在生成的可执行文件中是不占用大小的，只会在运行时分配大小，而data段中的数据则会占用。

 下面要来研究全局变量（未初始化和初始化）在段中的分配情况:

未初始化：

为了能说明情况，先看下目前生成的目标文件和可执行文件的bss段信息，以便进行对比：

目前编译生成的目标文件的bss段信息为00000008

目前链接生成的可执行文件bss段信息的值为00000010，下面开始增加一个全局未初始化的变量：

这时查看一下目标文件的段信息：

总结：对于全局未初始化的变量，它在编译时是不会分配大小的，只有链接生成可执行文件，才会分配。

已初始化：

为了做对比，先看下目前编译生成的目标文件的data段信息：

 

 

总结：已初始化的全局变量在编译时就会分配大小。

变量的作用域

下面来看一下局部变量的作用域：

 

运行结果：

如果在之外使用它，则会报异常：

出了作用域，则分配给该变量的内存也会随之自动释放。

对于这些规则，都比较容易，下面要来说明一下静态局部变量，来说明一个问题：

它的作用域是在花括号之间，出了花括号，则就不能使用它了,但是静态局部变量的生命周期并非出了花括号就销毁了，而是当整个程序退出了才会销毁

总结：变量的作用域不一定等于生命周期。

好了，关于变量的使用人人都知道，但是对于其深层次的东西，其实在学习中也挺重要，内容有点多，需好好消化，下回见！