为何通过非默认构造函数创建的全局变量会被分配到.bss段？

测试代码 #

test1.cpp（使用非默认构造函数） #

// test1.cpp代码
class Derived {
    private:
        int         non_const_int_val=1;

    public:
        Derived(int a) : non_const_int_val(a) {
        }

} dev(0x2f2f2f2f);

int main() {
    Derived derivedObj(0x55555555), derivedObj_copy(dev);

    return 0;
}

test2.cpp（使用默认构造函数） #

// test2.cpp代码
class Derived {
    private:
        int         non_const_int_val=1;

    public:

} dev;

int main() {
    Derived derivedObj, derivedObj_copy(dev);

    return 0;
}

现象对比 #

编译后通过objdump查看全局变量dev的段分配：

• test2.out中dev位于.data段：

>> objdump -x test2.out | c++filt | grep -E -i "dev"                    
0000000000404028 g     O .data  0000000000000004              dev

• test1.out中dev位于.bss段：

>> objdump -x test1.out | c++filt | grep -E -i "dev"
000000000040115a l     F .text  0000000000000015              _GLOBAL__sub_I_dev
000000000040402c g     O .bss   0000000000000004              dev

疑问 #

1. 如何解释这种特殊行为？
2. 构造与初始化之间是否存在深层差异？（若我混淆了核心概念请见谅）
3. 希望提供有用的参考资料。

解答 #

1. 行为差异的原因 #

这是C++中静态初始化和动态初始化的区别导致的：

• test2.cpp中，dev使用默认构造函数，且类成员non_const_int_val的类内初始值是编译期常量（1）。这种情况下，编译器可在编译阶段直接完成dev的初始化，把最终值写入.data段——这属于常量初始化（静态初始化的一种），无需运行时执行构造函数。
• test1.cpp中，dev调用带参数的构造函数，即便参数是常量，构造函数的执行仍属于动态初始化：编译器无法在编译阶段直接确定对象的内存最终值，会生成全局构造函数（即你看到的_GLOBAL__sub_I_dev），在程序启动（main函数执行前）时调用该构造函数初始化dev。因此dev的内存先被分配到.bss段（初始值为0），运行时构造函数执行后才会被设置为目标值。

2. 构造与初始化的深层差异 #

在C++中：

• 初始化是宽泛概念，包含所有为对象设置初始值的操作，比如类内成员初始化、列表初始化、构造函数初始化等。
• 构造特指通过构造函数创建并初始化对象的过程，是初始化的一种方式。

核心差异体现在执行时机：

• 静态初始化（含常量初始化）在编译/链接阶段完成，对象初始值直接写入可执行文件的.data（非0值）或.bss（0值）段，运行时无需额外操作。
• 动态初始化（如调用非默认构造函数、使用非编译期常量初始化）必须在程序运行时（main前的全局构造阶段）执行，对象先分配到.bss段（初始化为0），再由构造函数覆盖为目标值。

3. 参考资料 #

• C标准中[basic.start.static]和[basic.start.dynamic]章节：明确了静态初始化、动态初始化的划分规则与执行时机（C11及以后版本）。
• GCC官方文档中关于全局对象初始化的说明：涵盖GCC对两种初始化的实现逻辑，以及-fno-static-initialization等编译选项的调整作用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Y.H.Qian