如何管理C语言中未声明实体的内存？

Question

例如：在下面的代码中，如何以及在何处存储用于比较的数字“10”？

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

int main()
{
    int x = 5;
    if (x > 10)
        printf("X is greater than 10");
    else if (x < 10)
       printf("X is lesser than 10");
    else
        printf("x = 10");
    getch();
    return 0;
}

请原谅我没有提供足够的细节。如果我们扫描并从用户那里获取x，我们就知道如何为x分配内存，而不是直接用5初始化x。但是，如何为没有存储在任何变量中的字面数“10”分配内存呢？

Answer 1

常数10可能作为立即常数存储在操作码流中。发出操作码中包含常数的CMP AX，10，通常比CMP AX、[BX]小且快，后者必须从内存加载比较值。

如果常量太大，无法放入操作码，另一种选择是像静态变量一样将其存储在内存中，但是如果指令集允许嵌入常量，一个好的编译器应该使用它——毕竟，寻址模式可能是因为它比其他人更有优势。

Answer 2

在您的特定代码中，x被初始化为5，并且从未更改。优化编译器能够不断折叠和传播这些信息。因此，它可能会产生相当于

int main() {
 printf("X is lesser than 10");
 getch();
 return 0;
}

请注意，编译器也会进行死代码消除。

所以常数5和10都消失了。

^BTW，

Kilian回答说，一般来说（取决于目标处理器的指令集和ABI），小常量通常嵌入在某些单一机器代码指令中（作为直接操作数）。一些大常量（例如浮点数、文字字符串、mostconstglobal或static数组和聚合）可能被插入并编译为代码段中的只读数据（那么机器寄存器加载指令中的常量将是一个地址或相对于PIC PC的某些偏移量）；另见此。某些体系结构（例如SPARC、RISC-V、ARM和其他RISC）能够通过两条连续指令在寄存器中加载宽常量（将常量分为两部分加载），这会影响链接器的重新定位格式（例如，在对象文件和可执行文件中，通常在ELF中）。

我建议让编译器发出汇编代码，并浏览一下汇编代码。如果使用GCC（例如，在Linux上，或与Cygwin或MinGW一起），请尝试使用GCC-Wall-O-fverbose asm-S进行编译；在我的Debian/Linux系统上，如果我将代码中的getch替换为getchar，我将得到：

        .section        .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
.LC0:
        .string "X is lesser than 10"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB11:
        .cfi_startproc
        subq    $8, %rsp        #,
        .cfi_def_cfa_offset 16
        movl    $.LC0, %edi     #,
        movl    $0, %eax        #,
        call    printf  #
        movq    stdin(%rip), %rdi       # stdin,
        call    _IO_getc        #
        movl    $0, %eax        #,
        addq    $8, %rsp        #,
        .cfi_def_cfa_offset 8
        ret
        .cfi_endproc
.LFE11:
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (Debian 4.9.2-10) 4.9.2"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

如果您使用的是64位Windows系统，那么您的体系结构很可能是x86-64。有大量的文档描述ISA（请参阅本文的答案）和x86调用约定（以及Linux x86-64 ABI；您将找到适用于Windows的等效文档）。

顺便说一句，您不应该真正关心这些常量是如何实现的。无论编译器为实现它们而选择做什么，代码的语义都不应该改变。因此，将优化（以及此类低级选择）留给编译器（即您的C实现）。