初探编译器static、const之实现原理

    技术2025-12-05  0

    转自http://hi.baidu.com/fangyi86/blog/item/959f7d36852210d2a2cc2b57.html

    对于许多C/C++初学者,往往知道static变量只是被初始化一次,对于const变量,只知道他的值是不能被修改的,但是对于其实现却不知所有然。这里我以VC6.0 SP6为平台,揭开其编译器实现原理。下面看一段程序:

    引用:
    #include <iostream.h> void fun(int i) { static int n = i ; int *p = &n ; cout << n << endl ; ++n ; // // 等下我们要在这写代码,让static int n // 每次进这个函数都初始化一次 // } int main(void) { for (int i(10); i > 0; --i) {        fun(i) ; } return 0; } 程序的输出结果是:
    引用:
    10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 下面我们调试一下,看下编译器如何实现: 我们在fun函数的第一行设一个断点。static int n = i ;所在行,按F5。 按Alt+6打开Memory。按F10单步执行,当p有值的时候,我们将他的值拖到Memory窗口,这时就会转到n所在的内存地址,可是这时static已经初始化了,我们不知道编译器对他做了什么操作了。这时我们重新开始调试,一般n的内存地址不会变的,还是在那里。 我这里以我这边的地址为例:
    引用:
    0042E058   00 00 00 00   .... 0042E05C   00 00 00 00   .... // 中间这个为n的内存地址 0042E060   00 00 00 00   .... 我们按F10单步执行一下一条语句(static int n = i ;)
    引用:
    0042E058   01 00 00 00   .... 0042E05C   0A 00 00 00   ....// n 0042E060   00 00 00 00   .... 执行完这条语句之后,除了n有了初值,上面有内存空间也有了变化。 我们接着按F5直接执行到那个断点处,再单步执行一下,发现这次只是n的值有变化,所以我们猜测上面的那个位可能是static的标志位,如果是0的话,说明没有初始化,如果是1的话,说明已经初始化了,下次再进来的时候就不用初始化了,为了验证我们的猜测,我们现在在函数里面加几句语言,修改那个值。
    引用:
    void fun(int i) { static int n = i ; int *p = &n ; cout << n << endl ; ++n ; // // 等下我们要在这写代码,让static int n // 每次进这个函数都初始化一次 --p ; *p = 0 ; // } 写完上面二句,我们执行一下,是不是发现执行结果已经和上面的不同了,每次进函数都会对static int n进行赋初值操作。 下面我们再来看2个static类型的情况,在上面的代码中,我们再加一个 static变量;
    引用:
    void fun(int i) { static int n1 = i ; static int n2 = i ; int *p = &n1 ; cout << n1 << endl ; ++n1 ; // // 等下我们要在这写代码,让static int n // 每次进这个函数都初始化一次 --p ; *p = 0 ; // } 还是继续调戏。 二个static变量初始化之前内存里面的值
    引用:
    0042E050   00 00 00 00   .... 0042E054   00 00 00 00   .... 0042E058   00 00 00 00   .... 0042E05C   00 00 00 00   .... // n1 0042E060   00 00 00 00   .... // n2 0042E064   00 00 00 00   .... 当执行完static int n1 = i ;语句之后,内存的值变成这样了
    引用:
    0042E058   01 00 00 00   .... 0042E05C   0A 00 00 00   .... 0042E060   00 00 00 00   .... 接着我们再单步执行 内存的值变成这样。
    引用:
    0042E058   03 00 00 00   .... 0042E05C   0A 00 00 00   .... 0042E060   0A 00 00 00   .... 这样就很明显了,编译器分别用一位来表示一个static变量是否已经始化。 上面是对于用变量对 static进行初始化,对于用常量初始化的情况是怎么样的呢? 我们将上面的代码改成:
    引用:
    #include <iostream.h> void fun(int i) { static int n1 = 0x12345678 ; int *p = &n1 ; cout << *p << endl ; } int main(void) { for (int i(10); i > 0; --i) {        fun(i) ; } return 0; } 当指针取到值之后,我们结束调试。我这里的地址值是0x0042ad64。 好了,我们结束调戏,用winhex打开生成的可执行文件,按Alt+g跳到n的地址,这里要减去0x400000,也就是2ad64。是不是看到我们的初值了。 因为intel使用的是小端法,所以我们看到的值是反过来的。 下面我们再来探索一下const的原理; 下面看一个程序段
    引用:
    #include <iostream.h> int main(void) { const int n = 1 ; int *p = (int *)&n ; *p = 0 ; cout << n << endl ; cout << *p << endl ; return 0; } 我们执行一下,结果是不是和我们所期望的不同呢,我们在第一行下断点,一条一条的执行。 确认每一步操作是否正确。 当执行到*p = 0的时候我们发现n内存所在的值已经变成0了,但是为什么执行结果令我们大失所望呢? 我们按Alt +8打开汇编窗口。
    引用:
    7:        cout << n << endl ; 0041161E push        offset @ILT+40(endl) (0040102d) 00411623 push        1 00411625 mov       ecx,offset cout (0042e070) 0041162A call        ostream::operator<< (004012a0) 0041162F mov       ecx,eax 00411631 call        @ILT+30(ostream::operator<<) (00401023) 8:        cout << *p << endl ; 00411636 push        offset @ILT+40(endl) (0040102d) 0041163B mov       edx,dword ptr [ebp-8] 0041163E mov       eax,dword ptr [edx] 00411640 push        eax 00411641 mov       ecx,offset cout (0042e070) 00411646 call        ostream::operator<< (004012a0) 0041164B mov       ecx,eax 0041164D call        @ILT+30(ostream::operator<<) (00401023) 原来编译器将我们的const变量直接用常量给替换掉了! 可能有人会想,那这样为什么还要给const变量分配空间呢,这个留给大家思考吧,或者给你们设计编译器的话,你们也会这样实现的!

    最新回复(0)