數組名和數組名取地址的區別

原文地址:http://blog.csdn.net/daniel_ice/article/details/6857019

 

以下代碼會打印出什麼樣的日誌呢?

  1. #include <stdio.h> 

  2. int a[2] = {1,2};  

  3. int main(){  

  4.         printf("a = %p\n", a); // I 

  5.         printf("&a = %p\n", &a); // II 

  6.         printf("a + 1 = %p\n", a + 1);// III 

  7.         printf("&a + 1 = %p\n", &a + 1);// IV 

  8. return 0;  

  9. }  

#include <stdio.h>

int a[2] = {1,2};
int main(){
        printf("a = %p\n", a); // I
        printf("&a = %p\n", &a); // II
        printf("a + 1 = %p\n", a + 1);// III
        printf("&a + 1 = %p\n", &a + 1);// IV

        return 0;
}
本機(linux)結果輸出:
a = 0x804a014
&a = 0x804a014
a + 1 = 0x804a018
&a + 1 = 0x804a01c

沒錯,上面I 和 II打印出來的地址是一樣的,IV 要比 III 大4個字節的地址空間。下面是我對這一現象的解釋,如有不妥的地方請各位大蝦一定給於指出:

首先引用《C和指針》p141中的理論
在C中, 在幾乎所有使用數組的表達式中,數組名的值是個指針常量,也就是數組第一個元素的地址。 它的類型取決於數組元素的類型: 如果它們是int類型,那麼數組名的類型就是“指向int的常量指針“。
看到這裏我想應該就知道爲什麼 會有I 和 III式的結果了。

對於II 和 IV 則是特殊情況,在《C和指針》p142中說到,在以下兩中場合下,數組名並不是用指針常量來表示,就是當數組名作爲sizeof操作符和單目操作符&的操作數時。 sizeof返回整個數組的長度,而不是指向數組的指針的長度。 取一個數組名的地址所產生的是一個指向數組的指針,而不是一個指向某個指針常量的指針。
所以&a後返回的指針便是指向數組的指針,跟a(一個指向a[0]的指針)在指針的類型上是有區別的。

然後我們用符號表和彙編代碼來看看編譯器到底是怎樣區分&a 和 a, 並將其轉換爲彙編代碼的

通過 nm a.out 得到符號表如下:  

 

  1. 。。。。。。。// 省略了一些與本主題無關的變量  

  2. 0804a01c A _edata  

  3. 0804a024 A _end  

  4. 080484ec T _fini  

  5. 08048508 R _fp_hw  

  6. 080482bc T _init  

  7. 08048330 T _start  

  8. 0804a014 D a // a 變量保存在虛擬地址0x0804a014 中  

  9. 0804a01c b completed.7021  

  10. 0804a00c W data_start  

  11. 0804a020 b dtor_idx.7023  

  12. 080483c0 t frame_dummy  

  13. 080483e4 T main // main函數的地址  

  14.          U printf@@GLIBC_2.0  

。。。。。。。// 省略了一些與本主題無關的變量
0804a01c A _edata
0804a024 A _end
080484ec T _fini
08048508 R _fp_hw
080482bc T _init
08048330 T _start
0804a014 D a // a 變量保存在虛擬地址0x0804a014 中
0804a01c b completed.7021
0804a00c W data_start
0804a020 b dtor_idx.7023
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main // main函數的地址
         U printf@@GLIBC_2.0

調用gcc -S xx.c得到彙編代碼:

  1.     .file   "name_of_array.c"

  2. .globl a  

  3.     .data  

  4.     .align 4  

  5.     .type   a, @object  

  6.     .size   a, 8 // 從這裏我們便知道sizeof(a) 等於8 

  7. a:  

  8.     .long   1 // 從這裏可以看出,編譯器直接把 .c文件中的int 轉化爲long型 

  9.     .long   2  

  10.     .section    .rodata  

  11. .LC0:  

  12.     .string "a = %p\n"

  13. .LC1:  

  14.     .string "&a = %p\n"

  15. .LC2:  

  16.     .string "a + 1 = %p\n"

  17. .LC3:  

  18.     .string "&a + 1 = %p\n"

  19.     .text  

  20. .globl main  

  21.     .type   main, @function  

  22. main:  

  23.     pushl   %ebp  

  24.     movl    %esp, %ebp  

  25.     andl    $-16, %esp  

  26.     subl    $16, %esp  

  27.     movl    $.LC0, %eax // I 所對應的彙編代碼 

  28.     movl    $a, 4(%esp)  

  29.     movl    %eax, (%esp)  

  30.     call    printf  

  31.     movl    $.LC1, %eax // II 所對應的彙編代碼 

  32.     movl    $a, 4(%esp)  

  33.     movl    %eax, (%esp)  

  34.     call    printf  

  35.     movl    $.LC2, %eax // III 所對應的彙編代碼 

  36.     movl    $a+4, 4(%esp)  

  37.     movl    %eax, (%esp)  

  38.     call    printf  

  39.     movl    $a+8, %edx // IV 所對應的彙編代碼 

  40.     movl    $.LC3, %eax  

  41.     movl    %edx, 4(%esp)  

  42.     movl    %eax, (%esp)  

  43.     call    printf  

  44.     movl    $0, %eax  

  45.     leave  

  46.     ret  

  47.     .size   main, .-main  

  48.     .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"

  49.     .section    .note.GNU-stack,"",@progbits  

	.file	"name_of_array.c"
.globl a
	.data
	.align 4
	.type	a, @object
	.size	a, 8 // 從這裏我們便知道sizeof(a) 等於8
a:
	.long	1 // 從這裏可以看出,編譯器直接把 .c文件中的int 轉化爲long型
	.long	2
	.section	.rodata
.LC0:
	.string	"a = %p\n"
.LC1:
	.string	"&a = %p\n"
.LC2:
	.string	"a + 1 = %p\n"
.LC3:
	.string	"&a + 1 = %p\n"
	.text
.globl main
	.type	main, @function
main:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	andl	$-16, %esp
	subl	$16, %esp
	movl	$.LC0, %eax // I 所對應的彙編代碼
	movl	$a, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$.LC1, %eax // II 所對應的彙編代碼
	movl	$a, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$.LC2, %eax // III 所對應的彙編代碼
	movl	$a+4, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$a+8, %edx // IV 所對應的彙編代碼
	movl	$.LC3, %eax
	movl	%edx, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$0, %eax
	leave
	ret
	.size	main, .-main
	.ident	"GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
	.section	.note.GNU-stack,"",@progbits
I所對應的彙編代碼 movl $a, 4(%esp)
$表示取地址,通過符號表我們知道a對應地址爲0x0804a014, 所以這段代碼將會打印0x0804a014。但是我們明明在代碼裏寫的是printf("a = %p\n", a), (如果a不爲數組名而是一般意義的int變量,相應的彙編碼應爲movl a, 4(%esp) 怎麼編譯後的彙編代碼會是對a取地址呢? 本人猜測爲編譯器自動給a 加了一個取值符,從而翻譯爲$a。
結論: 對於用戶沒有明確給出&的編碼,編譯器翻譯自動給變量a加上取值符$, 其中取a的地址得到的指針類型由數組元素決定。 

II 略過

III movl $a+4, 4(%esp)
對a加上取值符得到$a,因爲數組元素類型爲int,所以指針每次需要移動四個字節的地址空間。 所以c代碼 a + 1 翻譯爲彙編 $a + 4 

IV  movl $a+8, %edx 
所對應用戶代碼爲printf("a = %p\n", &a + 1), 根據《C和指針》中的理論,當a前面有&操作符時,編譯器將會把a對應符號表中的地址看作指向數組的指針,sizeof(a) 爲8,
從而&a + 1 將會翻譯爲$a + 8
結論: 對於用戶明確給出&的編碼,編譯器將會把取a的地址得到的指針類型看作指向數組的指針。

總結:編譯器通過用戶是否給出&,來決定指針變量的類型,進而翻譯爲相應的彙編碼。 或者換句話說,&符只是用來表明變量a取地址後得到的值,被看作什麼類型的指針,而不是用來表示對a進行取地址操作。

 

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