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使用反組譯分析 C 語言記憶體分佈：ARM 平台實戰指南

編輯：關於C

前言

在嵌入式開發中，理解 C 程式編譯後的記憶體佈局至關重要。本文將透過 ARM 平台下的反組譯工具 arm-linux-objdump，深入剖析變量在不同記憶體段（.data、.bss、.rodata、.text）中的分佈規律，並對比 const 與 #define 的本質區別。

實驗環境與準備

1. 原始碼準備

建立測試檔案 tmp.c，包含各類型變量：

#include <stdio.h>
#define VAR 0xFF

int a = 0;                 // 全域初始化為 0
static int b = 0;          // 靜態全域初始化為 0
int c = 10;                // 全域初始化非 0
static int d = 20;         // 靜態全域初始化非 0
const int finalone = 10;   // 全域常量初始化
const int final;           // 全域常量未初始化

int main(void) {
    char *hell = "hhhhhhh";      // 字串字面量
    const int finaltwo = 50;     // 局部常量
    static int f = 0;            // 靜態局部初始化為 0
    static int k = 10;           // 靜態局部初始化非 0
    int aa;                      // 局部未初始化（優化掉）
    int bb = 10;                 // 局部初始化非 0
    printf("VAR = %d\n, finalone = %d, finaltwo = %d", VAR, finalone, finaltwo);
    return 0;
}

2. 編譯腳本

編寫 Makefile：

CC=arm-linux-gcc
CFLAGS += -march=armv7-a

執行 make tmp 生成 ELF 執行檔 tmp。

3. 反組譯輸出

使用命令 arm-linux-objdump -D tmp > tmp.s 獲取完整反組譯列表，以下節選關鍵段落。

記憶體段分析

.data 段：已初始化的全域/靜態變量

Disassembly of section .data:
00011020 <__data_start>:
00011028 <c>:        0000000a
0001102c <d>:        00000014
00011030 <k.1728>:  0000000a

結論：c、d、k 均為「全域或 static 修飾」且「初始值非 0」的變量，故置於 .data 段。

.bss 段：未初始化或初始化為 0 的全域/靜態變量

Disassembly of section .bss:
00011038 <a>:
0001103c <b>:
00011040 <f.1727>:
00011044 <final>:

結論：a、b、f、final 滿足「全域或 static」且「未初始化或初值為 0」，歸屬 .bss 段。

.rodata 段：唯讀資料（字串常量、const 全域常量）

Disassembly of section .rodata:
0000848c <finalone>:  0000000a
00008490:            68686868  ...  // "hhhhhhh" ASCII 碼

說明：字串字面量 "hhhhhhh" 及 const int finalone 存放於 .rodata，屬唯讀區域。

.text 段：程式碼與立即數（宏定義）

反組譯 main 函數片段：

000083fc: e3a010ff  mov r1, #255 ; 0xff  // #define VAR 0xFF 直接作為立即數嵌入指令
000083cc: e3a03032  mov r3, #50  ; 0x32  // const int finaltwo = 50 存入棧區

關鍵差異：

#define 宏在預處理階段直接文本替換，編譯時成為指令中的立即數，佔用 .text 段，每處使用皆產生一份拷貝。
const 變量在編譯期確定值，存放於靜態區（.rodata 或棧），運行期僅有一份拷貝，且具備型別檢查。

總結對照表

變量類型	記憶體段	條件
全域/靜態 + 初值非 0	.data	已初始化資料段
全域/靜態 + 未初始化或初值 0	.bss	未初始化資料段
字串常量、全域 const 初始化	.rodata	唯讀資料段
#define 宏	.text	立即數嵌入指令碼
局部 const	棧	運行期棧幀分配