问题

C/C++中,int a=15;a储存在哪?

回答
在C/C++中,当您声明一个 `int a = 15;` 这样的局部变量时,它通常存储在 栈 (Stack) 上。

下面我们来详细解释一下,并涉及一些相关的概念:

1. 变量的生命周期与存储区域

在C/C++中,变量的存储位置取决于它们的生命周期和作用域。主要有以下几个存储区域:

栈 (Stack):
特点: 自动管理内存,后进先出 (LIFO) 的数据结构。当函数被调用时,它的局部变量、参数和返回地址会被压入栈中。当函数执行完毕返回时,这些信息会被弹出。
优点: 分配和释放速度非常快,由编译器自动管理,无需手动内存管理。
缺点: 大小是有限制的,如果分配的局部变量过多或过大,可能导致栈溢出 (Stack Overflow)。

堆 (Heap):
特点: 动态内存分配区域,程序员可以使用 `malloc()` (C) 或 `new` (C++) 来显式地分配内存,并使用 `free()` (C) 或 `delete` (C++) 来显式地释放内存。
优点: 可以分配任意大小的内存,不受栈的限制。
缺点: 分配和释放速度相对较慢,需要程序员手动管理,容易出现内存泄漏 (Memory Leak) 或野指针 (Dangling Pointer) 等问题。

静态存储区 (Static Storage Area):
特点: 存储全局变量、静态局部变量和静态全局变量。这些变量在程序启动时分配,在程序结束时释放,生命周期贯穿整个程序。
类型:
未初始化全局变量/静态变量: 存储在 BSS (Block Started by Symbol) 段。
已初始化全局变量/静态变量: 存储在 数据 (Data) 段。

常量存储区 (Constant Storage Area):
特点: 存储字符串字面量和 `const` 修饰的变量。这些数据在程序运行时不可修改。

2. `int a = 15;` 的存储位置分析

根据 `int a = 15;` 这条语句,我们可以推断出:

声明的位置: 如果这条语句出现在一个函数内部(例如 `main` 函数或其他普通函数),那么 `a` 就是一个 局部变量。
生命周期: 作为局部变量,它的生命周期仅限于该函数的作用域。当函数执行完毕时,`a` 就会被销毁。
数据类型: `int` 是一个基本数据类型,占用固定的内存空间(通常是4个字节,但具体大小取决于平台和编译器)。

因此,`int a = 15;` 这样的局部变量,绝大多数情况下存储在栈上。

更详细的解释:

当一个函数被调用时,编译器会为该函数在栈上创建一个 栈帧 (Stack Frame)。这个栈帧包含了:

函数的参数: 如果函数有参数,它们会被放入栈帧。
局部变量: 函数内部声明的所有局部变量,包括 `int a = 15;` 中的 `a`,都会被分配在栈帧的某个位置。
返回地址: 函数执行完毕后,程序需要知道在哪里继续执行,这个信息也会被保存在栈帧中。
保存的寄存器: 可能还有一些寄存器的值,以便函数返回后恢复。

当 `int a = 15;` 被执行时,编译器会:

1. 在当前函数的栈帧中为 `a` 分配内存空间。 这块内存通常是连续的,并且编译器会知道这块内存对应着变量 `a`。
2. 将值 `15` 存储到这块分配的内存中。

举例说明:

```c++
include

int global_var = 100; // 存储在数据段

int main() {
int a = 15; // 存储在栈上
int b = 20; // 存储在栈上
static int c = 30; // 存储在静态存储区 (数据段)

std::cout << "a is stored on the stack." << std::endl;
std::cout << "Value of a: " << a << std::endl;

// 在函数末尾,栈帧会被弹出,a 和 b 的内存会被释放。
return 0;
}
```

在上面的例子中:

`global_var` 是全局变量,因为它在函数之外声明,并且被初始化,所以存储在 数据段。
`a` 和 `b` 是 `main` 函数的局部变量,当 `main` 函数被调用时,它们的栈帧会被创建,`a` 和 `b` 会被分配在栈上。
`c` 是一个静态局部变量。虽然它定义在 `main` 函数内部,但 `static` 关键字改变了它的生命周期和存储位置。`c` 的生命周期从程序开始到结束,并且它被存储在 静态存储区 (数据段),而不是栈上。

总结:

`int a = 15;` 作为在函数内部声明的局部变量,其存储位置是 栈 (Stack)。这是因为栈是为自动管理局部变量、函数参数和返回地址而设计的,其分配和释放速度快,由编译器自动处理。栈的这种特性使得函数可以被频繁调用和返回,而无需显式的内存管理。

网友意见

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a 只是个名字,为了让你方便使用,程序编译之后a这个名字是不存在了,变成了一个具体的内存地址,这个内存地址里的值是 15.

如果C语言语法允许,你也可以写成这样,直接指定固定的地址。

int [0x1000xxxx] = 15;

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一般来说,a直接存在编译后的代码里面,写死偏移量……

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你的问题其实在问,符号a被放到什么地方了呢。答案取决于你把a放到了什么地方,以及你编译时的参数。如果你将他放在全局区,他会被编译到符号表的.data区,如果他只是个局部变量,一般符号表不会把他保存起来,但你可以通过编译选项-g使得符号表也会将局部变量保存进来。

举两个简单的例子:

1.局部变量

       int main(){     int a = 15; }      

编译出的汇编是:

       main:         push    rbp         mov     rbp, rsp         mov     DWORD PTR [rbp-4], 15         mov     eax, 0         pop     rbp         ret     

不知道你能不能看懂汇编,不懂也没关系。你可以找找里面有没有类似于a的东西?貌似没有吧。然后你找找15,这回有了,在第四行的mov DWORD PTR [rbp-4], 15 中有一个15。这句汇编的意思是:把15这个值放到%rbp值偏移-4的地址上。(%rbp 是一个寄存器,其他的%rsp%eax也同样是寄存器),那%rbp的值是什么呢?再往上一行,把%rsp的值放入%rbp中。而在x86-64架构下%rsp默认是栈顶地址寄存器。那么这么分析一通,还是没有看到a在哪。其实在编译过程中,对局部变量的符号的操作就会被直接编译成对寄存器、栈的操作,而原有的符号会消失(除非你开启了-g编译选项,那么编译器会保存局部变量到符号表用于调试)。

2.全局变量

       int a = 15; int main(){}      

其汇编是:

       a:         .long   15 main:         push    rbp         mov     rbp, rsp         mov     eax, 0         pop     rbp         ret     

这回你可以清楚的在第一行就看到了a,那么为什么局部变量不会保存a的符号,而全局变量要保存呢?这涉及到链接问题。你应该知道C/C++可以多个源文件编译链接成一个可执行文件,那么假如不同文件中有相同名称的全局变量该怎么办?有一些文件可能引用了其他文件的变量又该怎么办?这个时候就需要符号表的帮助了。

更多的细节可以参考CSAPP第七章。

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