C 的底層機制

2021-06-06 16:42:29 字數 2080 閱讀 7585

c++的底層機制

c++為我們所提供的各種訪問控制僅僅是在編譯階段給我們的限制,也就是說是編譯器確保了你在完成任務之前的正確行為,如果你的行為不正確,那麼你休想構造出任何可執行程式來。

但如果真正到了產生可執行**階段,無論是c,c++,還是pascal,大家都一樣,你認為c和c++編譯器產生的機器**會有所不同嗎,你認為c++產生的機器**會有訪問限制嗎?那麼你錯了。什麼const,private,統統沒有(const變數或許會放入唯讀資料段),它不會再給你任何的限制,你可以利用一切記憶體修改工具或者是自己寫乙個程式對某一程序空間的某一變數進行修改,不管它在你的印象中是private,還是public,對於此時的你來說都一樣,想怎樣便怎樣。

另外,你也不要為c++所提供的什麼晚期**等機制大呼神奇,它也僅僅是在所產生的**中多加了幾條而已,它遠沒有你想象的那麼智慧型,所有的工作都是編譯器幫你完成,真正到了執行的時候,計算機會完全按照編譯器產生的**一絲不苟的執行。

(以下的反彙編**均來自visial c++ 7.0)

一.讓我們從變數開始-----並非你想象的那麼簡單

你認為上面這段**怎麼樣,我感覺就不很安全,它和指標有相同的隱患。因為它所引用的記憶體區域就不合法。

我個人認為,所謂的引用其實就是一種指標,只不過二者的介面並不相同,引用的介面有一定的限制。指標可以一對多,而引用卻只能一對一,即&refer不能被改變,但卻並不能說一對一就是安全的,只不過危險的係數降低罷了。引用比指標更容易控制。

ok,下面來說說指標,曾經有過彙編經驗的人一定會說,恩,指標的某些地方有些像彙編,尤其是那個「*」,怎麼就那麼像彙編中的「」啊。的確,它也涵蓋了乙個定址的過程。看來指標的確是個比較低階的東西。然而引用卻並不那麼直接,雖然程式設計師用起來方便安全了許多。但是你要清楚,只有你可以擁有引用,編譯器可沒有這個工具,計算機並不認識這個東西。因此,它的底層機制實際上是和指標一樣的。不要相信只有一塊記憶體拷貝,不要認為引用可以為你節省乙個指標的空間,因為這一切不會發生,編譯器還是會把引用解釋為指標。不管你相不相信,請看下面這段**:

int& b=a;

lea eax,[a];

mov dword ptr[b],eax;把a的位址賦給位址為b的一塊記憶體 

b=50;

mov eax,dword ptr[b];

mov dword ptr[eax],32h; 

int *d=&a;

lea eax,[a];

mov dword ptr[d],eax 

*d=60;

mov eax,dword ptr[d]

mov dword ptr[eax],3ch;

以上的**均來自具體的編譯器,怎麼樣,相信了吧,好,讓我再來做乙個或許不怎麼恰當的比擬,你一定編過有關線性表和棧的程式吧,線性表是乙個非常靈活的資料結構,在他上面有許多的操作,然而棧呢,它是乙個限制性操作的線性表,它的底層操作實際上是由線性表操作實現的。就好比stack與vector的關係,因此指標和引用的關係就好比線性表和棧的關係,引用也就是受限的指標,它對外的介面和指標雖然並不一樣,但底層是相同的。

下面再來看看引用的乙個重要用途,作為函式的引數傳遞的時候是怎樣的情形:

void swapr(int &a, int &b);

void swapr(int* a, int *b); 

int a=10;

int b=20; 

swapr(a, b);

lea eax,[a]; 

push eax; //把a的位址壓入堆疊

lea ecx,[b];

push ecx;

call swapr; 

swapr(&a, &b);

lea eax,[a];

push eax;

lea ecx,[b];

push ecx;

call swapr;

怎麼樣,用引用和指標傳遞引數無論是在效率上還是在空間上都是完全一樣的,如果妄想不傳入位址就修改實參的值,簡直就是天方夜譚,這就說明引用的本質就是指標。畢竟它們的行為都太相似了,如果不是這樣,你還有什麼方法去實現引用嗎?記住,引用只不過是編譯器為你提供的乙個有用且安全的工具,對於機器**可無法表示它,它把指標一對多的缺點去除,禁止了你的不安全的操作。但回到問題的本源,他們沒有任何區別。

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