C语言中的数组和指针

2013-08-30

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今天看《程序员面试宝典》时偶然看到讲数组和指针的存取效率,闲着无聊,就自己写了段小代码,简单分析一下C语言背后的汇编,可能很多人只注重C语言,但在实际应用当中,当出现问题时,有时候还是通过分析汇编代码能够解决问题。本文只是为初学者,大牛可以飘过~

C源代码如下:

#include "stdafx.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
       char a=1;
       char c[] = "1234567890";
       char *p = "1234567890";
       a = c[1];
       a = p[1];
       return 0;
}

在VC6.0下查看汇编代码步骤:
在main函数中靠前的部分随便一行F9设置断点->编译->F5 在调试界面中右键->Go to disassembly

Debug汇编代码(已加注释):

4:    #include "stdafx.h"
5:
6:    int main(int argc, char* argv[])
7:    {
00401010   push        ebp     
00401011   mov         ebp,esp      ;保存栈帧
00401013   sub         esp,54h        ;抬高栈顶
00401016   push        ebx
00401017   push        esi
00401018   push        edi                     ;压入程序中用到的寄存器,以便恢复
00401019   lea         edi,[ebp-54h]             
0040101C   mov         ecx,15h
00401021   mov         eax,0CCCCCCCCh
00401026   rep stos    dword ptr [edi]    ;栈顶与栈帧之间的数据填充为0xcc,相当于汇编中的int 3,这是因为debug模式下把Stack上的变量都初始化为0xcc,检查未初始化的问题
8:        char a=1;
00401028   mov         byte ptr [ebp-4],1      ;ebp-4是为变量a分配的空间地址
9:        char c[] = "1234567890";
0040102C   mov         eax,[string "1234567890" (0042201c)]
00401031   mov         dword ptr [ebp-10h],eax   ;“1234567890”是字符串常量,存储在地址0042201c处,ebp-10是为数组C分配的空间的首地址,空间大小从ebp-0x10到ebp-0x04,共12个字节。本句中先把“1234”这4个字节拷贝到数组C中
00401034   mov         ecx,dword ptr [string "1234567890" 4 (00422020)]
0040103A   mov         dword ptr [ebp-0Ch],ecx  ;作用同上,把“5678”这4个字节拷贝到数组C中
0040103D   mov         dx,word ptr [string "1234567890" 8 (00422024)]
00401044   mov         word ptr [ebp-8],dx   ;作用同上,把“90”这2个字节拷贝到C中
00401048   mov         al,[string "1234567890" 0Ah (00422026)]
0040104D   mov         byte ptr [ebp-6],al    ;这个大家都熟,不要忘了\0
10:       char *p = "1234567890";
00401050   mov         dword ptr [ebp-14h],offset string "1234567890" (0042201c) ;ebp-0x14是为指针p分配的空间地址,大小是4个字节,地址中的值是字符串“1234567890”的首地址
11:       a = c[1];
00401057   mov         cl,byte ptr [ebp-0Fh]  ;这里是重点,因为数组C在栈上连续存储,很容易根据ebp找到第其中一个字符的地址,并取值,赋给cl
0040105A   mov         byte ptr [ebp-4],cl     ;完成赋值
12:       a = p[1];
0040105D   mov         edx,dword ptr [ebp-14h]  ;这里与上面就有区别,因为根据ebp只知道指针p的值,先得到p的值,即先得到一个指针
00401060   mov         al,byte ptr [edx 1]    ;根据得到的指针间接的找到字符串中的一个字符
00401063   mov         byte ptr [ebp-4],al
13:       return 0;
00401066   xor         eax,eax         ;eax清0,作为main函数的返回值
14:   }
00401068   pop         edi
00401069   pop         esi
0040106A   pop         ebx
0040106B   mov         esp,ebp
0040106D   pop         ebp     ;恢复ebp
0040106E   ret

好了,可以看到,用数组访问元素,只需2步,而用指针时要3步。可见数组和指针并不相同,有时候大家都认为可以把数组的名称看成一个指针,这种想法有时候没错,但有时候却会出错。我再举一个简单的例子,而下面的这个例子可能是大家在开发过程中经常会碰到的问题。

在文件test.cpp中:

#include "stdafx.h"
#include "inc.h"
extern char chTest[10];
int main(int argc, char* argv[])
{
       printf("chTest=%s\n", chTest);
       return 0;
}

上面有个extern声明,表明chTest数组是在外部文件中定义过的。chTest定义在inc.h中:
char chTest[10]="123456789";

上述的程序,经编译后,可以成功运行。但如果把红色的代码改成如下:
extern char *chTest;

这时,程序在编译的时候就会通不过,提示的错误信息是:redefinition; different types of indirection,但这时候并没有错误出现在哪一行的说明,如果是在开发一个大型工程,那么就不容易定位问题出在哪个地方。造成上述错误的原因我想大家都明白了,就是因为当chTest作为一个指针被引用时,其元素访问的方式与数组是不同的,就算程序能编译通过,在运行时,也是会出现错误。

好了,上述的内容都是个人有感而发,是些简单零碎的东西,笑纳。如有哪些地方说的不合适,而望指正!

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