# 全域變數與區域變數

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:warning: 本篇內容不保證完全正確，請斟酌食用
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本篇內容都是以C/C++及linux環境為基礎

## 程式的架構
我們寫完程式之後，會丟給編譯器將原始碼編譯成可執行檔，而這個執行檔內會分成一些區塊(section)
以下列舉幾個:
* text
* rodata
* plt
* got
* dynamic
* data
* bss

text就是放可執行的cpu指令碼，data放的是以初始化的資料，bss放的則是為初始化的資料
全域變數就是放在data跟bss

## 程式的執行

### Memory
當我們要執行一個程式的時候，要先把那個程式載入記憶體，而記憶體會分成下面幾個區段:
* 執行檔裡面的東西(這裡就跟上面的一樣分成那些區塊)
* stack
* heap
* system

stack就是控制整個程式執行流程的主角，區域變數會放在裡面，還有各種address
heap則是動態分配記憶體，像是new,delete這些就是放在heap

### Register
暫存器是CPU裡儲存資料的地方
再來要介紹幾個跟程式執行流程關係密切的暫存器
* ebp
* esp
* eip

eip所存放的是目前程式執行到的位置(可以想像成第幾行)

### Stack
stack是一段記憶體區塊，而要將這一塊記憶體變成stack就需要ebp跟esp
ebp則是stack的base point，代表目前stack底端的位置
esp則是目前stack的頂端的位置
如果進行push，esp會先減掉1格的大小(0x4或0x8，看是64位元還是32位元)，然後在esp指的那個位置放入資料，pop則是相反，先取得esp指的那個位置的資料再將esp加上1格，這便需要注意的是pop並不會將那個記憶體位置變成0之類的，也就是說原來的資料還是會留在原地

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詳細的程式執行的流程不是本篇的重點，有興趣的可以自行找資料
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## 全域變數
全域變數會在編譯時就將空間留好，如果有初始值，會放在data section，如果沒有則會放在bss section，理論上不會被汙染，初始值一定是0
全域變數是在執行檔就定義好的，正常來說那邊的空間會比Stack大很多
我自己在64位元的機器上面測試，bss+data應該至少有0xFF900000bit

## 區域變數
區域變數則是在城市真正執行的過程當中才宣告，當宣告一個區域變數的時候實際上只是esp減掉你宣告的變數大小而以，舉例來說你寫了`int a`，在32位元的電腦裡，就是esp-0x4。
所以為什麼區域變數的預設值不一定是0呢?
上面說過stack在pop的時候並不會把資料清空，所以有可能這個記憶體空間在之前已經被使用過了。
那又為什麼在stack裡面不能宣告太大的陣列呢?
我們來看看一個程式執行的時候記憶體的配置
看到stack了吧!
從0x7fffff7ef000~0x7ffffffef000，只有0x800000的大小，一個int要0x4，只能塞0x200000個int，轉成10進位就是2097152個int。
如果開得太大，esp就會跑到別人家去，這個時候你的程式就會RE了。
說到這裡在順便說一下，有的時候在存取超過宣告範圍的array時會RE，有的時候不會，原因是你如果只是單存讀取，應該都不會RE，除非你讀到不可讀的地方，但是如果是寫入，假如你寫到的地方是"資料"而且是可寫的記憶體區段，那應該不會出事，但如果你寫到的是一些"address"，像是return address之類的用來控制程式流程的東西，那就會RE了!

注意stack的大小在每台機器可能會不太一樣，但是應該都不會比全域可以用的空間大

## 遞迴過深
這也是因為stack大小所引起的，每呼叫一次function，就算沒有宣告任何變數，stack還是會存入一些資料，通常每呼叫一次function應該就會至少疊上2格，所以當呼叫太深就會疊到別人家去，然後就會RE。
你可能會有一個疑問是，那會什麼不要遞迴就可以一直呼叫function?
因為每次function執行完，ebp跟esp就會退回呼叫function前的地方，其實每次呼叫function所疊上stack的那一點資料就是為了能夠退回呼叫前的狀態。