ARM體系中所描述的RO，RW和ZI數據

數據段(data)：數據段用來存放可執行文件中已初始化全局變量，換句話說就是存放程序靜態分配[1]的變量和全局變量。

BSS段：BSS段包含了程序中未初始化全局變量，在內存中 bss段全部置零。BSS是block started by symbol的縮寫。因為未初始化的變量沒有對應的值,所以并不需要存儲在可執行對象中。但是因為C標準強制規定未初始化的全局變量要被賦予特殊的默認值(基本上是0值)，所以內核要從可執行代碼裝入變量(未賦值的)到內存中，然后將零頁映射到該片內存上，于是這些未初始化變量就被賦予了0值。這樣做避免了在目標文件中進行顯式地初始化，減少空間浪費

一直以來對于ARM體系中所描述的RO，RW和ZI數據存在似是而非的理解，這段時間對其仔細了解了一番，發現了一些規律，理解了一些以前書本上有的但是不理解的東西，我想應該有不少人也有和我同樣的困惑，因此將我的一些關于RO，RW和ZI的理解寫出來，希望能對大家有所幫助。

要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知識：

ARM程序的組成

此處所說的“ARM程序”是指在ARM系統中正在執行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，這一點清注意區別。

一個ARM程序包含3部分：RO，RW和ZI

RO是程序中的指令和常量

RW是程序中的已初始化變量

ZI是程序中的未初始化的變量

由以上3點說明可以理解為：

RO就是readonly，

RW就是read/write，

ZI就是zero

ARM映像文件的組成

所謂ARM映像文件就是指燒錄到ROM中的bin文件，也成為image文件。以下用Image文件來稱呼它。

Image文件包含了RO和RW數據。

之所以Image文件不包含ZI數據，是因為ZI數據都是0，沒必要包含，只要程序運行之前將ZI數據所在的區域一律清零即可。包含進去反而浪費存儲空間。

Q：為什么Image中必須包含RO和RW？

A：因為RO中的指令和常量以及RW中初始化過的變量是不能像ZI那樣“無中生有”的。

ARM程序的執行過程

從以上兩點可以知道，燒錄到ROM中的image文件與實際運行時的ARM程序之間并不是完全一樣的。因此就有必要了解ARM程序是如何從ROM中的image到達實際運行狀態的。

實際上，RO中的指令至少應該有這樣的功能：

1. 將RW從ROM中搬到RAM中，因為RW是變量，變量不能存在ROM中。

2. 將ZI所在的RAM區域全部清零，因為ZI區域并不在Image中，所以需要程序根據編譯器給出的ZI地址及大小來將相應得RAM區域清零。ZI中也是變量，同理：變量不能存在ROM中

在程序運行的最初階段，RO中的指令完成了這兩項工作后C程序才能正常訪問變量。否則只能運行不含變量的代碼。

說了上面的可能還是有些迷糊，RO，RW和ZI到底是什么，下面我將給出幾個例子，最直觀的來說明RO，RW，ZI在C中是什么意思。

RO

看下面兩段程序，他們之間差了一條語句，這條語句就是聲明一個字符常量。因此按照我們之前說的，他們之間應該只會在RO數據中相差一個字節（字符常量為1字節）。

Prog1：

＃i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog2：

＃i nclude

const char a = 5；

void main(void)

{

;

}

Prog1編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 60 0 96 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)

================================================================================

Prog2編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 61 0 96 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1009 ( 0.99kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)

================================================================================

以上兩個程序編譯出來后的信息可以看出：

Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data兩類數據。他們的唯一區別就是Prog2的RO Data比Prog1多了1個字節。這正和之前的推測一致。

如果增加的是一條指令而不是一個常量，則結果應該是Code數據大小有差別。

RW

同樣再看兩個程序，他們之間只相差一個“已初始化的變量”，按照之前所講的，已初始化的變量應該是算在RW中的，所以兩個程序之間應該是RW大小有區別。

Prog3：

＃i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog4：

＃i nclude

char a = 5；

void main(void)

{

;

}

Prog3編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 60 0 96 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)

================================================================================

Prog4編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 60 1 96 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1009 ( 0.99kB)

================================================================================

可以看出Prog3和Prog4之間確實只有RW Data之間相差了1個字節，這個字節正是被初始化過的一個字符型變量“a”所引起的。

ZI

再看兩個程序，他們之間的差別是一個未初始化的變量“a”，從之前的了解中，應該可以推測，這兩個程序之間應該只有ZI大小有差別。

Prog3：

＃i nclude

void main(void)

{

;

}

Prog4：

＃i nclude

char a；

void main(void)

{

;

}

Prog3編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 60 0 96 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 96 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)

================================================================================

Prog4編譯出來后的信息如下：

================================================================================

Code RO Data RW Data ZI Data Debug

948 60 0 97 0 Grand Totals

================================================================================

Total RO Size(Code + RO Data) 1008 ( 0.98kB)

Total RW Size(RW Data + ZI Data) 97 ( 0.09kB)

Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data) 1008 ( 0.98kB)

================================================================================

編譯的結果完全符合推測，只有ZI數據相差了1個字節。這個字節正是未初始化的一個字符型變量“a”所引起的。

注意：如果一個變量被初始化為0，則該變量的處理方法與未初始化華變量一樣放在ZI區域。

即：ARM C程序中，所有的未初始化變量都會被自動初始化為0。

總結：

C中的指令以及常量被編譯后是RO類型數據。

C中的未被初始化或初始化為0的變量編譯后是ZI類型數據。

C中的已被初始化成非0值的變量編譯后市RW類型數據。

附：

程序的編譯命令（假定C程序名為tst.c）：

armcc -c -o tst.o tst.c

armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o

編譯后的信息就在aa.map文件中。

ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash

RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM