最近，有個(gè)好學(xué)的小伙子突然問了我一個(gè)問題：


全局變量的初始值，是在哪里賦值的？


問題雖然說不是很重要，但是我很好奇。

為了給講清楚這個(gè)原理過程，我專門建立一個(gè)基于Renesas RH850的簡(jiǎn)單工程，挖一挖里面的技術(shù)細(xì)節(jié)。

我在main.c文件中定義了隨便這幾個(gè)變量

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，跟你我想的一樣，在main函數(shù)之前就初始化完成了，即這些變量都自動(dòng)初始化賦值了。

讓人好奇的是，它是怎么做到的？

單片機(jī)的啟動(dòng)程序一般都是很簡(jiǎn)單的，即使匯編也沒多少行，直接翻出來看看也許會(huì)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

以上這段匯編，根據(jù)旁邊的注釋其實(shí)很容易理解，前半部分就是將內(nèi)存Local RAM初始化清零，即這段匯編可以見到梳理成

RAM清零--->執(zhí)行___lowinit--->執(zhí)行__start--->進(jìn)入main函數(shù)

既然前面給RAM清零了，那么此時(shí)的全局變量應(yīng)該全是0值吧，那可以推測(cè)，給全局變量賦初始值應(yīng)該是在___lowinit或__start了，但是這兩個(gè)東西是編譯環(huán)境里某個(gè)庫(kù)的，暫時(shí)看不到源碼。

但是，最終通過仿真查看變量值的方式，可以定位，給全局變量賦初始值是在__start里面。

此時(shí)，雖然我知道了它在哪里給全局變量初始化了，但是并不知道是怎樣初始化的。

我還是很好奇，本著刨根問底的精神繼續(xù)挖掘。

但是我在這個(gè)RH850的代碼工程里面是找不到這個(gè)__start的源碼內(nèi)容的，仿真看匯編折騰了半天，突然想了下，為啥不換個(gè)其他工程試試，例如試試NXP S32K的？
于是，我創(chuàng)建了一個(gè)NXP S32K1xx的代碼工程，仍然定義這幾個(gè)變量

int counter, accumulator = 0, limit_value = 1000000;
unsigned char str_aa55[2] = {0xAA,0x55};
unsigned int int_1122334455667788 = 0x11223344;
unsigned int int_55667788 = 0x55667788;
intbss_val;

同樣的討論，直接翻啟動(dòng)文件的匯編代碼

  /* Init .data and .bss sections */
  ldr   r0,=init_data_bss
  blx   r0

還是歐美的芯片簡(jiǎn)單粗暴，不像小日子做的初始化還有藏進(jìn)庫(kù)里。這不是很明顯嘛，init_data_bss就是初始化全局變量的，以下截取了部分代碼，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++;
  }
/*......*/
}

?

data段data_ram的初始化內(nèi)容就是從data_rom來，而data_rom是從__DATA_ROM來。

那么，__DATA_ROM是什么東西，從哪里呢？

搜一搜工程里面的代碼，很簡(jiǎn)單，這是從ld文件來

/* Specify the memory areas */
MEMORY
{
 /* … */
 /* SRAM_L */
  m_data  (RW) : ORIGIN = 0x1FFF8000, LENGTH = 0x00008000
m_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

這里簡(jiǎn)單介紹下，帶有初始化值（非0）全局變量（例如unsigned int int_55667788 = 0x55667788;），都是定義在data段的，而未定義初始化值的全局變量，是分在bss段的（例如intbss_val;）。


到底是不是我說的這樣子，直接查看map文件中的變量名和對(duì)應(yīng)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，從這map文件里也可以看到，這個(gè)__DATA_ROM對(duì)應(yīng)的地址是0x000009cc，也就是說，這些

int limit_value = 1000000;
unsigned char str_aa55[2] = {0xAA,0x55};
unsigned int  int_1122334455667788 = 0x11223344;
unsigned int  int_55667788 = 0x55667788;

等等變量的的初始值是來源于0x000009cc這里。

那就直接查看生成的hex文件

是不是很巧，是不是很妙？！

不過，還是很好奇，這是怎么做到的，怎么恰巧這些值就在這個(gè)地址呢？


秘密就在于ld文件里的這個(gè)語句：.data : AT(__DATA_ROM)
意思是，定義在data段的變量對(duì)應(yīng)的初始化值，就放在__DATA_ROM中。就這么簡(jiǎn)單，剩下的交給編譯器就行了。

這里順便提一下，排查跟蹤這些信息需要掌握編譯鏈接相關(guān)知識(shí)，特別是鏈接腳本和生成的map內(nèi)容，我之前也跟我身邊的很多小伙伴講過這些內(nèi)容，但是我建議系統(tǒng)地看看這些內(nèi)容。我之前是無意中從《程序員的自我修養(yǎng)》這本書學(xué)到的，最大的感受就是讓我得到了啟發(fā)，在往后的編程日子里更關(guān)注MCU地址、編譯和鏈接方面的內(nèi)容，對(duì)排查底層問題相當(dāng)有幫助。

S32K1的工程很清楚了，但是RH850的呢？一根筋的程序員，還是想知道__start到底干了啥？它所在的庫(kù)又是怎么鏈接進(jìn)來的，是怎么初始化的？

對(duì)這個(gè)問題一直記在心里，是一個(gè)化不開的結(jié)。終于某一天，我居然真的無意中發(fā)現(xiàn)了__start的源碼，感嘆小日子真的有一手。

這里涉及到的內(nèi)容比較多也比較復(fù)雜，后續(xù)再寫個(gè)文章講解下GreenHills編譯器的啟動(dòng)鏈接庫(kù)到底干了什么，敬請(qǐng)關(guān)注！


審核編輯：湯梓紅