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1C语言深度解剖的作者是个善于观察、思维缜密的人,在其著作中提出了许多值得思考的问题和细节,对于理解计算机系统原理具有很好的参考价值。这两天拜读了此书,今天跟大家一起探讨一下书中一个关于指针的有趣现象。如果你尚未读过原文,请先阅读原书对应的如下章节:*以下是原文*4.1.5,编译器的bug?另外一个有意思的现象,在Visual C+ 6.0 调试如下代码的时候却又发现一个古怪的问题:int *p = (int *)0x12ff7c;*p = NULL;p = NULL;在执行完第二条代码之后,发现p 的值变为0x00000000 了。按照我么上一节的解释,应该p的值不变,只是p 指向的内存被赋值为0。难道我们讲错了吗?别急,再试试如下代码:int i = 10;int *p = (int *)0x12ff7c;*p = NULL;p = NULL;通过调试,发现这样子的话,p 的值没有变,而p 指向的内存的值变为0 了。这与我们前面讲解的完全一致。当然这里的i 的地址刚好是0x12ff7c,但这并不能改变“*p = NULL;”这行代码的功能。为了再次测试这个问题,我又调试了如下代码:int i = 10;int j = 100;int *p = (int *)0x12ff78;*p = NULL;p = NULL;这里0x12ff78 刚好就是变量j 的地址。这样的话一切正常,但是如果把“int j = 100;”这行代码删除的话,又出现上述的问题了。测试到这里我还是不甘心,编译器怎么能犯这种低级错误呢?于是又接着进行了如下测试:unsigned int i = 10;/unsigned int j = 100;unsigned int *p = (unsigned int *)0x12ff78;2*p = NULL;p = NULL;得到的结果与上面完全一样。当然,我还是没有死心,又进行了如下测试:char ch = 10;char *p = (char *)0x12ff7c;*p = NULL;p = NULL;这样子的话,完全正常。但当我删除掉第一行代码后再测试,这里的p的值并未变成0x00000000,而是变成了0x0012ff00,同时*p 的值变成了0。这又是怎么回事呢?初学者是否认为这是编译器“良心发现”,把*p 的值改写为0 了。如果你真这么认为,那就大错特错了。这里的*p 还是地址0x12ff7c 上的内容吗?显然不是,而是地址0x0012ff00 上的内容。至于0x12ff7c 为什么变成0x0012ff00,则是因为编译器认为这是把NULL 赋值给char 类型的内存,所以只是把指针变量p 的低地址上的一个字节赋值为0。至于为什么是低地址,请参看前面讲解过大小端模式相关内容。测试到这里,已经基本可以肯定这是Visual C+ 6.0 的一个bug。所以平时一定不要迷信某个编译器,要相信自己的判断。当然,后面还会提到一个我认为的Visual C+ 6.0 的一个bug。还有,这个小小的例子,你是否可以在多个编译器上测试测试呢?*以上是原文*到此,相信你对作者所发现的有趣现象已经有所了解,现在就让我们通过实验+观察+分析,给这一现象一个合理的解释,一起来探讨一下,为什么会产生这种现象,这究竟是否是VC 6.0编译器存在的bug?首先看作者给出的第一个例子:int *p = (int *)0x12ff7c;*p = NULL;p = NULL;注意0x12ff7c的由来。作者是通过在变量p之前先定义变量i,然后在调试模式下观察到i的存储地址为0x12ff7c,接着将变量i的定义去掉,令p指向地址0x12ff7c对应的存储单元。不同的系统此值一般不同,这取决于操作系统为进程分配的内存空间(主要是堆栈区)的不同,请大家自行替换成合适的值。在我的计算机系统上调试时,对应的地址是0x0013ff7c。接下来请大家测试如下代码,并对比四条printf语句的输出:int *p;printf(“p = (int *)0x0013ff7c;printf(“3*p = NULL;printf(“p = NULL;printf(“以下是输出结果:/0x13ff7c原是字符型变量ch对应的地址,现为变量p的首地址*p = NULL;p = NULL;作者正确观察到,执行完*p = NULL后,p的值并未变成0x00000000,而是变成了0x0013ff00,同时*p 的值变成了0。这究竟是怎么回事呢?这里,指针p依然是指向自身,但此时的p为字符型指针,*p代表的仅为4字节变量p起始存储地址对应的字节,对于x86体系结构(little-endian)来说,是变量p内容的最低字节。执行完*p = NULL后,p内容的最低字节变为0(即*p变为0),即原来的最低字节0x7c被换成了0x00(注意此前p的内容为0x0013ff7c),于是p的内容变为0x0013ff00,即此时p已经指向新的地址0x0013ff00。不习惯在debug模式下观察变量值的读者可以用下面的代码去观察输出结果:char *p; /此时已为变量p分配空间,但未初始化,其指向不定printf(“ 4p = (char *)0x0013ff7c;printf(“*p = NULL;/p的最低字节被改为0x00printf(“p = NULL;/p值(4字节)被置零printf(“输出结果为:&p=13ff7c,p=cccccccc&p=13ff7c,p=13ff7c&p=13ff7c,p=13ff00&p=13ff7c,p=0通过上述实验与分析,我们可以发现,理论分析与实验结果完全吻合,编译器工作正常,并不存在什么所谓的bug。欢迎大家发现问题,共同探讨,加深理解,天天进步!hpcs_msm163.com忽然又想起一个问题,1.8.2有关循环优化:*以下是原文*1.8.2,循环语句的注意点【建议1-27】在多重循环中,如果有可能,应当将最长的循环放在最内层,最短的循环放在最外层,以减少CPU 跨切循环层的次数。例如:*以上是原文*5其实,右边的循环之所以比左边的效率高,本质原因并非是循环长短的问题,而是与程序访问的局部性和Cache命中率有关。计算机专业毕业的学生应该很清楚这个问题,在操作系统和体系结构课程中一般都会探讨此问题。我们知道,数组在计算机中是行优先存储的(即本行的最后一个元素与下一行的第一个元素地址相邻),左边的循环中,依次访问的是变量a00,a10,a20,a990,a01,a11,a21,a991,这实际上是按照列优先的原则在访问数组元素。如果Cache容量相对于数组容量而言不够大,考虑一个极端情况,假设Cache只有一个块,只能存储一行数据,则每访问一个元素就会发生一次Cache失效,就需要访问一次主存,读入一块数据,导致存储系统效率低下,明显影响操作延迟。而右边的循环采用的是行优先访问原则,与元素存储顺序一致。基于同样的假设,此时只有访问新一行的第一个数据时才发生Cache失效,通过访问主存读入一块连续的数据(恰为数组的一行),此后访问同行数据便可直接使用Cache中缓存的数据,直到访问下一行的第一个数据。Cache失效率降低了,整个存储系统的平均访问延迟降低了,显然程序执行效率较高。内外循环交换是优化程序性能的重要手段之一,右边程序的存储访问局部性较好,建议如此编程。
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