int a = 1;
这是一个很简单的c语言代码,很多了解过c语言的小伙伴都知道这个语句的作用是声明了一个int型的变量a,并且赋值为1,通过指针我们知道1是存储在a所指的那个内存中的,那么a存储在哪里呢?
c语言内存管理
为了说明这个问题,先简单介绍下c语言里面的内存基本概念
1.栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。该栈的最大存储是有大小的,该值固定,超过该大小将会造成栈溢出。
2.堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 用来存储数组,结构体,对象等。若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。
3.全局区(静态区)(static)— 存放全局变量、静态数据、常量。程序结束后由系统释放。
4.文字常量区 — 常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
5.程序代码区 — 存放函数体(类成员函数和全局函数)的二进制代码,该部分是只读的
栈内存是有大小限制的,比如默认情况下,Linux平台的是8MB,如果超过这个限制,就会出现 *,而堆内存并无限制,内存有多大就可以申请多大。
看完上面的说明,我们可以得出一个结论: 全局变量存放在全局区,在程序一开始就分配好了,而且局部变量在存放在栈区,运行的时候分配内存,用完之后内存会被自动释放
但是这好像并没有说明变量名在哪里吧?仍然不知道开头的a存储在哪里
为了搞明白这个问题,我们需要了解一下C语言的执行过程,C语言执行需要经过预处理(Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assemble)、链接(Linking)等几个阶段,在编译成汇编语言这个阶段就已经没有变量名了,使用gdb可以查看编译后的汇编代码:
(gdb) disass main
Dump of assembler code for function main:
0x0000000000400526 <+0>: push %rbp
0x0000000000400527 <+1>: mov %rsp,%rbp
0x000000000040052a <+4>: sub $0x20,%rsp
0x000000000040052e <+8>: mov %edi,-0x14(%rbp)
0x0000000000400531 <+11>: mov %rsi,-0x20(%rbp)
0x0000000000400535 <+15>: mov 0x200afd(%rip),%eax # 0x601038 <a>
0x000000000040053b <+21>: add $0x5,%eax
0x000000000040053e <+24>: mov %eax,-0x4(%rbp)
0x0000000000400541 <+27>: mov -0x4(%rbp),%eax
0x0000000000400544 <+30>: mov %eax,%esi
0x0000000000400546 <+32>: mov $0x4005e4,%edi
0x000000000040054b <+37>: mov $0x0,%eax
0x0000000000400550 <+42>: callq 0x400400 <printf@plt>
=> 0x0000000000400555 <+47>: mov $0x0,%eax
0x000000000040055a <+52>: leaveq
0x000000000040055b <+53>: retq
End of assembler dump.
虽然上面这个很难读懂,但是应该能看到在这一大堆汇编指令执行的背后,并没有变量名这个东西,所有的变量名到最后都变成了内存地址,汇编指令操作的是各种寄存器和内存地址
通过分析得出
定义int a;时,编译器分配4个字节内存,并命名该4个字节的空间名字为a(即变量名),当用到变量名a时,就是在使用那4个字节的内存空间。 5是一个常数,在程序编译时存放在代码的常量区存放着它的值(就是5),当执行a=5时,程序将5这个常量拷贝到a所在的4个字节空间中,就完成了赋值操作.a是我们对那个整形变量的4个字节取的"名字",是我们人为给的,实际上计算机并不存储a这个名字,只是我们编程时给那4个字节内存取个名字好用。实际上程序在编译时,所有的a都转换为了那个地址空间了,编译成机器代码后,没有a这个说法了。a这个名字只存在于我们编写的代码中.5不是被随机分配的,而总是位于程序的数据段中,可能在不同的机器上在数据段中的位置可能不一致,它的地址其实不能以我们常用到的内存地址来理解,因为牵扯到一个叫"计算机寻址方式"的问题。
大概意思就是编译器会帮你完成变量名的存储,存储所有的标识符,但是这只是为了人们编程方便,编译后这些变量名会编程具体的操作,你在编程时也可以直接对内存进行操作,比如你可以
0xFFFF = 1
0xFFFF += 1
之类的,但是会很复杂,首先你要判断这块内存是否里面已经被其他地方使用过,其次就是阅读性太差了,容易出错,让编译器帮你做是最好的选择