C中的内存地址是如何分配的？

Question

我了解到数组的值是按照内存地址“并排”存储的，因此数组的名称是指向数组第一个值的指针：

#include <stdio.h>

int main() {
    int array[] = {1, 2, 3};
    printf("%d", *array);       // The first value of array: 1
    printf("%d", *(array + 1)); // The second value of array: 2

}

直觉上，我认为代码中一个又一个声明的变量只是简单地分配了相邻的内存地址。这个想法违背了数组在内存中的定义方式，因为我的代码中的所有变量都会组成一个大数组。

我的问题是，本质上，有没有办法知道一个变量的地址是什么，相对于我程序中定义的其他变量，而不是打印它的地址？

Answer 1

直觉上，我认为代码中一个又一个声明的变量被简单地分配了相邻的内存地址。

C 编译器将您的代码（专为“C 抽象机器”设计）转换为任何发生的情况，以便以完全不同的语言创建相同的行为（例如目标 CPU 的机器代码）。

作为这种“转换为完全不同的东西”的一部分，局部变量通常不存在（由没有内存地址的寄存器代替，因为寄存器不是内存），即使它们确实存在，它们也可以在任何顺序或重叠（例如，相同的内存用于在不同时间使用的 2 个不同的局部变量）。

数组“更特别”，因为它们通常更大更难编译器优化（同时遵守定义抽象机器行为的语言规则）；因此，数组的元素更有可能在内存中保持连续；但这不是任何形式的保证。

例如，考虑以下代码：

int foo(int bar) {
    int myArray[] = { 1, 2, 3, 4};

    if(bar < 0) return bar + myArray[0];
    if(bar > 0) return bar + myArray[2];
    return bar + myArray[1];
}

如果你编译这个（就像我在https://godbolt.org/ 使用godbolt 所做的那样）并检查输出，你可能会看到如下内容：

foo(int):
  test edi, edi
  js .L6
  lea eax, [rdi+3]
  mov edx, 2
  cmove eax, edx
  ret
.L6:
  lea eax, [rdi+1]
  ret

如您所见；数组根本不存在（并且所有数组元素都没有内存地址），因为在这种情况下，编译器足够聪明，可以优化。

同样的事情发生在您的代码中（数组不再存在并且根本没有地址）。变成了这样：

.LC0:
  .string "%d"
main:
  sub rsp, 8
  mov esi, 1                  // The value "1" originally came from the array
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  xor eax, eax
  call printf
  mov esi, 2                  // The value "2" originally came from the array
  mov edi, OFFSET FLAT:.LC0
  xor eax, eax
  call printf
  xor eax, eax
  add rsp, 8
  ret

我的问题是，本质上，有没有办法知道变量的地址是什么。

基本上；不。这就像喂一匹马胡萝卜，然后试图确定在马大便后原始胡萝卜的分子将在哪里结束。

您唯一能做的就是在运行时获取地址（例如使用&variable），其中（当且仅当编译器无法证明获​​取地址的代码可以被丢弃/忽略时）具有强制编译器确保变量确实有地址的副作用。