參考：http://blog.csdn.net/wanwenweifly4/article/details/6739687
紅色是我添加的，其他地方是原作者的。
主要是看了上面的這篇“從底層匯編理解 c++ 引用實(shí)現(xiàn)機(jī)制“的文章之后，覺(jué)得不錯(cuò)。就轉(zhuǎn)了過(guò)來(lái)，同時(shí)，對(duì)文中的程序都在自己的機(jī)器上驗(yàn)證了一下。
使用的G++版本：g++ (GCC) 4.5.1 20100924
如果要查看匯編后代碼與源碼的關(guān)系，我用的方法是：
先用g++生成帶有調(diào)試信息的目標(biāo)文件：g++ -g -c ref.cc
然后再利用objdump命令查看目標(biāo)文件ref.o：objdump -S ref.o
引用類(lèi)型到底是什么？它和指針有什么關(guān)系？它本身占用內(nèi)存空間嗎？ 帶著這些疑問(wèn)，我們來(lái)進(jìn)行分析。 先看代碼：
#include <stdio.h> #include <iostream> using namespace std; void main() { int x = 1; int &b = x; }
| int main() { int x=1; int &b=x; return 0; } |
通過(guò)匯編查看代碼如下：
|
9: int x = 1; 00401048 mov dword ptr [ebp-4],1 10: int &b = x; 0040104F lea eax,[ebp-4] 00401052 mov dword ptr [ebp-8],eax
| 00000000 <main>: int main() { 0: 55 push %ebp 1: 89 e5 mov %esp,%ebp 3: 83 ec 10 sub $0x10,%esp int x=1; 6: c7 45 f8 01 00 00 00 movl $0x1,-0x8(%ebp) int &b=x; d: 8d 45 f8 lea -0x8(%ebp),%eax 10: 89 45 fc mov %eax,-0x4(%ebp) return 0; 13: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax } 18: c9 leave 19: c3 ret |
可以知道x的地址為ebp-4，b的地址為ebp-8，因?yàn)闂?nèi)的變量?jī)?nèi)存是從高往低進(jìn)行分配的。所以b的地址比x的低。
lea eax,[ebp-4] 這條語(yǔ)句將x的地址ebp-4放入eax寄存器
mov dword ptr [ebp-8],eax 這條語(yǔ)句將eax的值放入b的地址ebp-8中
上面兩條匯編的作用即：將x的地址存入變量b中，這不和將某個(gè)變量的地址存入指針變量是一樣的嗎？
所以從匯編層次來(lái)看，的確引用是通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
下面我們通過(guò)程序來(lái)驗(yàn)證，我們知道，在程序一層我們只要直接涉及到引用變量的操作，我們操作的總是被引用變量，即編譯器幫我們做了些手腳，總是在引用前面加上*。所以我們要讀取真正的“引用變量的值”，必須采取一定的策略，好吧，我們就按照變量在棧中分布的特點(diǎn)來(lái)繞過(guò)編譯器的這個(gè)特點(diǎn)。
| [cpp] view plaincopyprint? #include <stdio.h> #include <iostream> using namespace std; void main() { int x = 1; int y = 2; int &b = x; printf("&x=%x,&y=%x,&b=%x,b=%x\n",&x,&y,&y-1,*(&y-1)); }
輸出結(jié)果為：&x=12ff7c,&y=12ff78,&b=12ff74,b=12ff7c | #include <cstdio> int main() { int x=1; int y=2; int &b=x; printf("&x=%x,&y=%x,&b=%x,b=%x\n",&x,&y,&y-1,*(&y-1)); return 0; } 輸出結(jié)果是： &x=bfe1b308,&y=bfe1b304,&b=bfe1b300,b=8048460
這個(gè)地方的結(jié)果和作者不一樣，可以看后面的解釋。 |
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void main() { int x = 1; int &b = x; printf("&x=%x,&b=%x\n",&x,&b); }
輸出結(jié)果為：&x=12ff7c,&b=12ff7c. | #include <cstdio> int main() { int x=1; int &b=x; printf("&x=%x,&b=%x\n",&x,&b); return 0; } 輸出結(jié)果：&x=bfe74aa8,&b=bfe74aa8 |
b的地址我們沒(méi)法通過(guò)&b獲得，因?yàn)榫幾g器會(huì)將&b解釋為：&(*b) =&x ,所以&b將得到&x。也驗(yàn)證了對(duì)所有的b的操作，和對(duì)x的操作等同。
但是我們可以間接通過(guò)&y-1來(lái)得到b的地址，從而得到b的值：*(&y-1) 從結(jié)果可以知道，b的值即x的地址，從而可以知道，從地層實(shí)現(xiàn)來(lái)看，引用變量的確存放的是被引用對(duì)象的地址，只不過(guò)，對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)說(shuō)是透明的，編譯器 屏蔽了引用和指針的差別。
下面是程序的變量在內(nèi)存棧中的分布，引用變量一樣也占用內(nèi)存空間，而且應(yīng)該是4個(gè)字節(jié)的空間。
雖然從底層來(lái)說(shuō)，引用的實(shí)質(zhì)是指針，但是從高層語(yǔ)言級(jí)別來(lái)看，我們不能說(shuō)引用就是指針，他們是兩個(gè)完全不同的概念。有人說(shuō)引用是受限的指針，這種說(shuō)法我不贊同，因?yàn)閺恼Z(yǔ)言級(jí)別上，指針和引用沒(méi)有關(guān)系，引用就是另一個(gè)變量的別名。對(duì)引用的任何操作等價(jià)于對(duì)被引用變量的操作。從語(yǔ)言級(jí)別上，我們就不要去考慮它的底層實(shí)現(xiàn)機(jī)制啦，因?yàn)檫@些對(duì)你是透明的。所以在面試的時(shí)候，如果面試的人問(wèn)到這個(gè)問(wèn)題，可以先從語(yǔ)言級(jí)別上談?wù)勔?，深入的?huà)就從底層的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行分析。而不能什么條件沒(méi)有就說(shuō)：引用就是指針，沒(méi)有差別，......之類(lèi)的回答
對(duì)于下面的程序：
#include <cstdio>
int main()
{
int x=1;
int y=2;
int &b=x;
printf("&x=%x,&y=%x,&b=%x,b=%x\n",&x,&y,&y-1,*(&y-1));
return 0;
}
我的結(jié)果是&x=bfe1b308,&y=bfe1b304,&b=bfe1b300,b=8048460
與原作者的不同，然后我就將上面的程序進(jìn)行編譯得到下面的結(jié)果：
| 00000000 <main>: #include <cstdio> int main() { 0: 55 push %ebp 1: 89 e5 mov %esp,%ebp 3: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp 6: 83 ec 30 sub $0x30,%esp int x=1; 9: c7 44 24 28 01 00 00 movl $0x1,0x28(%esp) 將1賦值給x（x在堆棧的0x28處） 10: 00 int y=2; 11: c7 44 24 24 02 00 00 movl $0x2,0x24(%esp) 將2賦值給y（y在堆棧的0x24處） 18: 00 int &b=x; 19: 8d 44 24 28 lea 0x28(%esp),%eax 將x的地址0x28 傳給寄存器%eax 1d: 89 44 24 2c mov %eax,0x2c(%esp) 將%eax的值賦給堆棧0x2c處（這兒比較重要） printf("&x=%x,&y=%x,&b=%x,b=%x\n",&x,&y,&y-1,*(&y-1)); 21: 8d 44 24 24 lea 0x24(%esp),%eax 將堆棧0x24處的地址傳給寄存器%eax 25: 83 e8 04 sub $0x4,%eax 將%eax的值減掉4 28: 8b 10 mov (%eax),%edx 將寄存器%eax中地址所指向的內(nèi)容傳給寄存器%edx 2a: 8d 44 24 24 lea 0x24(%esp),%eax 將堆棧0x24處的地址傳給寄存器%eax 2e: 83 e8 04 sub $0x4,%eax 將%eax的值減掉4 31: 89 54 24 10 mov %edx,0x10(%esp) 將%edx的內(nèi)容傳給堆棧0x10處 35: 89 44 24 0c mov %eax,0xc(%esp) 將%eax的內(nèi)容傳給堆棧0xc處 39: 8d 44 24 24 lea 0x24(%esp),%eax 將堆棧0x24處的地址傳給寄存器%eax 3d: 89 44 24 08 mov %eax,0x8(%esp) 將%eax的內(nèi)容傳給堆棧0x8處 41: 8d 44 24 28 lea 0x28(%esp),%eax 將堆棧0x28處的地址傳給寄存器%eax 45: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp) 將%eax的內(nèi)容傳給堆棧0x4處 49: c7 04 24 00 00 00 00 movl $0x0,(%esp) 50: e8 fc ff ff ff call 51 <main+0x51> return 0; 55: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax } 5a: c9 leave 5b: c3 ret |
上面基本每一句中都進(jìn)行解釋。
從這兒可以看到我的機(jī)器上生成的匯編代碼是將x的地址賦給了堆棧中地址所在處的下一個(gè)地址單元。
從printf所生成的匯編代碼處我們也可以看到，是按照逆序來(lái)計(jì)算的（&*(&y-1), &y-1, &y, x)這也印證了C標(biāo)準(zhǔn)中提到的函數(shù)的參數(shù)是逆序入棧的。
為了驗(yàn)證上面的想法，將原程序中的*(&y-1)改為*(&x+1)
結(jié)果為：
&x=bf9a74c8,&y=bf9a74c4,&b=bf9a74cc,b=bf9a74c8
這樣就和作者的符合起來(lái)了。
