原来全局变量是这样初始化的
共 10350字，需浏览 21分钟
· 2024-04-11
最近，有个好学的小伙子突然问了我一个问
全局变量的初始值，是在哪里赋值的？
这个问题虽然说不是很重要，但是我很好奇。
为了给讲清楚这个原理过程，我专门建立一个基于Renesas RH850的简单工程，挖一挖里面的技术细节。
我在main.c文件中定义了随便这几个变量
int counter, accumulator = 0, limit_value = 1000000; unsigned char str_aa55[2] = {0xAA,0x55}; unsigned int int_1122334455667788 = 0x11223344; unsigned int int_55667788 = 0x55667788; int bss_val; void main(void) { }
然后，直接仿真查看，跟你我想的一样，在main函数之前就初始化完成了，即这些变量都自动初始化赋值了。
让人好奇的是，它是怎么做到的？
单片机的启动程序一般都是很简单的，即使汇编也没多少行，直接翻出来看看也许会知道答案。
-- Clear local RAM mov ___ghs_ramstart, r6 -- start of local RAM mov ___ghs_ramend, r7 -- end of local RAM mov r0, r1 1: st.dw r0, 0[r6] addi 8, r6, r6 cmp r7, r6 bl 1b -- Jump to the HW initialisation function jarl ___lowinit, lp -- Jump to the initialisation functions of the library -- and from there to main() jr __start
以上这段汇编，根据旁边的注释其实很容易理解，前半部分就是将内存Local RAM初始化清零，即这段汇编可以见到梳理成
RAM清零--->执行___lowinit--->执行__start--->进入main函数
既然前面给RAM清零了，那么此时的全局变量应该全是0值吧，那可以推测，给全局变量赋初始值应该是在___lowinit或__start了，但是这两个东西是编译环境里某个库的，暂时看不到源码。
但是，最终通过仿真查看变量值的方式，可以定位，给全局变量赋初始值是在__start里面。
此时，虽然我知道了它在哪里给全局变量初始化了，但是并不知道是怎样初始化的。
我还是很好奇，本着刨根问底的精神继续挖掘。
但是我在这个RH850的代码工程里面是找不到这个__start的源码内容的，仿真看汇编折腾了半天，突然想了下，为啥不换个其他工程试试，例如试试NXP S32K的？
于是，我创建了一个NXP S32K1xx的代码工程，仍然定义这几个变量
int counter, accumulator = 0, limit_value = 1000000; unsigned char str_aa55[2] = {0xAA,0x55}; unsigned int int_1122334455667788 = 0x11223344; unsigned int int_55667788 = 0x55667788; int bss_val;
同样的讨论，直接翻启动文件的汇编代码
/* Init .data and .bss sections */ ldr r0,=init_data_bss blx r0
还是欧美的芯片简单粗暴，不像小日子做的初始化还有藏进库里。这不是很明显嘛，init_data_bss就是初始化全局变量的，以下截取了部分代码，也很容易理解。
void init_data_bss(void) { /* ...... */ /* Data */ data_ram = (uint8_t *)__DATA_RAM; data_rom = (uint8_t *)__DATA_ROM; data_rom_end = (uint8_t *)__DATA_END; /* ...... */ /* BSS */ bss_start = (uint8_t *)__BSS_START; bss_end = (uint8_t *)__BSS_END; /* ...... */ /* Copy initialized data from ROM to RAM */ while (data_rom_end != data_rom) { *data_ram = *data_rom; data_ram++; data_rom++; } /* ...... */ /* Clear the zero-initialized data section */ while(bss_end != bss_start) { *bss_start = 0; bss_start++; } /* ...... */ }
这里简单介绍下，带有初始化值（非0）全局变量（例如unsignedint int_55667788 = 0x55667788;），都是定义在data段的，而未定义初始化值的全局变量，是分在bss段的（例如int bss_val;）。
/* Specify the memory areas */MEMORY{/* … *//* SRAM_L */m_data (RW) : ORIGIN = 0x1FFF8000, LENGTH = 0x00008000m_data_2 (RW) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00007000
/* … */.data : AT(__DATA_ROM){. = ALIGN(4);__DATA_RAM = .;__data_start__ = .; /* Create a global symbol at data start. */*(.data) /* .data sections */*(.data*) /* .data* sections */. = ALIGN(4);__data_end__ = .; /* Define a global symbol at data end. */} > m_data
__DATA_END = __DATA_ROM + (__data_end__ - __data_start__);__CODE_ROM = __DATA_END; /* Symbol is used by code initialization. */
/* Uninitialized data section. */.bss :{/* This is used by the startup in order to initialize the .bss section. */. = ALIGN(4);__BSS_START = .;__bss_start__ = .;*(.bss)*(.bss*)*(COMMON). = ALIGN(4);__bss_end__ = .;__BSS_END = .;} > m_data_2
到底是不是我说的这样子，直接查看map文件中的变量名和对应地址或段名就知道了
.data 0x1fff8400 0x42c load address 0x000009cc 0x1fff8400 . = ALIGN (0x4) 0x1fff8400 __DATA_RAM = . 0x1fff8400 __data_start__ = . *(.data) *(.data*) .data.limit_value 0x1fff8400 0x4 ./src/main.o 0x1fff8400 limit_value .data.str_aa55 0x1fff8404 0x2 ./src/main.o 0x1fff8404 str_aa55 *fill* 0x1fff8406 0x2 .data.int_11223344 0x1fff8408 0x4 ./src/main.o 0x1fff8408 int_11223344 .data.int_55667788 0x1fff840c 0x4 ./src/main.o 0x1fff840c int_55667788.bss 0x20000000 0x28 0x20000000 . = ALIGN (0x4) 0x20000000 __BSS_START = . 0x20000000 __bss_start__ = . *(.bss) *(.bss*) .bss.accumulator 0x2000001c 0x4 ./src/main.o 0x2000001c accumulator *(COMMON) COMMON 0x20000020 0x8 ./src/main.o 0x20000020 bss_val 0x20000024 counter 0x20000028 . = ALIGN (0x4) 0x20000028 __bss_end__ = . 0x20000028 __BSS_END = . 0x000009cc __DATA_ROM = .
另外，从这map文件里也可以看到，这个__DATA_ROM对应的地址是0x000009cc，也就是说，这些
等等变量的的初始值是来源于0x000009cc这里。 那就直接查看生成的hex文件int limit_value = 1000000;unsigned char str_aa55[2] = {0xAA,0x55};unsigned int int_1122334455667788 = 0x11223344;unsigned int int_55667788 = 0x55667788;
秘密就在于ld文件里的这个语句：.data : AT(__DATA_ROM)意思是，定义在data段的变量对应的初始化值，就放在__DATA_ROM中。就这么简单，剩下的交给编译器就行了。对这个问题一直记在心里，是一个化不开的结。终于某一天，我居然真的无意中发现了__start的源码，感叹小日子真的有一手。
这里涉及到的内容比较多也比较复杂，后续再写个文章讲解下GreenHills编译器的启动链接库到底干了什么，敬请关注！
如果你喜欢我的文章，请关注，并 转发 、 点赞 和 在看 ，这是对我莫大的鼓励！
