通过反汇编代码解读指针和引用的内在机理 .
2012-10-15 15:45
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试图用中文、英文等自然语言将 C++ 的指针和引用的异同描述得简练、通透是一件困难的事情,而阅读包含指针和引用的反汇编代码是一个好办法:这绝对是一种无二义性和尽可能简练的陈述。
比如下述代码
void main(void)
{
int x1=0,*ptrx1=&x1;
int x2=0,&refx2=x2;
(*ptrx1)++; //关注对变量的操作
refx2++;
printf("x1=%d,x2=%d/n",x1,x2);
}
执行后,通过指针及引用对变量的间接操作使 x1 和 x2 都增加了 1 ,不过究竟是如何实现的?我们一起分析反汇编代码:
(*ptrx1)++;
mov edx,dword ptr [ebp-8] ;先读取 x1 的指针到 edx
mov eax,dword ptr [edx] ;然后读取 x1 的值到 eax
add eax,1 ;在 eax 中将 x1 的值增 1
mov ecx,dword ptr [ebp-8] ;再次读取 x1 的指针到 ecx
mov dword ptr [ecx],eax ;将增 1 后的变量值送回
refx2++;
mov edx,dword ptr [ebp-10h]
mov eax,dword ptr [edx]
add eax,1
mov ecx,dword ptr [ebp-10h]
mov dword ptr [ecx],eax
很显然,通过引用将被引用的变量增 1 和通过指针将其指向的变量增 1 的机器代码完全一致,这说明引用形式上以操作变量的简单形式、暗地里采用了和指针一样的方式:通过地址定位和操作变量。
除了通过地址定位和操作变量外,引用不提供对地址的操作,缺乏指针访问变量的灵活性。引用的优势是简练,比较适合函数的参数传递,比如:
void chg(int* x,int& y) //前一个参数是指针、后一个是引用
{
x++;
y++;
}
int main(void)
{
int mx=0,my=0;
chg(&mx,my);
}
分析反汇编代码:
chg(&mx,my); //指针和引用都通过地址传递参数
lea eax,[ebp-8]
push eax
lea ecx,[ebp-4]
push ecx
call @ILT+0(chg) (00401005)
x++; // x++ 修改地址
mov eax,dword ptr [ebp+8]
add eax,4
mov dword ptr [ebp+8],eax
y++; // y++ 通过地址修改变量
mov ecx,dword ptr [ebp+0Ch]
mov edx,dword ptr [ecx]
add edx,1
mov eax,dword ptr [ebp+0Ch]
mov dword ptr [eax],edx
显然:
① 指针和引用都通过地址定位和操作变量,这是共同点;
② 引用以操作普通变量的形式操作变量:简略;不具备操作变量地址的功能:不及指针灵活和强大——这是指针和引用的不同点。
通过上述分析,不知道是否可以这样认为:引用以简略的方式取代了某些条件下指针的作用;引用涵盖了指针的部分功能;指针可以取代引用,而引用不能取代指针。
上述“分析”过程其实应该叫做“解读”,因为反汇编代码已经对指针和引用的功能给出了绝对无二义性的、尽可能简练和人性化的描述,对知晓汇编语言的人而言应该是毫无障碍的——这就是我顺便想说的:汇编语言是研究高级语言的万能钥匙
比如下述代码
void main(void)
{
int x1=0,*ptrx1=&x1;
int x2=0,&refx2=x2;
(*ptrx1)++; //关注对变量的操作
refx2++;
printf("x1=%d,x2=%d/n",x1,x2);
}
执行后,通过指针及引用对变量的间接操作使 x1 和 x2 都增加了 1 ,不过究竟是如何实现的?我们一起分析反汇编代码:
(*ptrx1)++;
mov edx,dword ptr [ebp-8] ;先读取 x1 的指针到 edx
mov eax,dword ptr [edx] ;然后读取 x1 的值到 eax
add eax,1 ;在 eax 中将 x1 的值增 1
mov ecx,dword ptr [ebp-8] ;再次读取 x1 的指针到 ecx
mov dword ptr [ecx],eax ;将增 1 后的变量值送回
refx2++;
mov edx,dword ptr [ebp-10h]
mov eax,dword ptr [edx]
add eax,1
mov ecx,dword ptr [ebp-10h]
mov dword ptr [ecx],eax
很显然,通过引用将被引用的变量增 1 和通过指针将其指向的变量增 1 的机器代码完全一致,这说明引用形式上以操作变量的简单形式、暗地里采用了和指针一样的方式:通过地址定位和操作变量。
除了通过地址定位和操作变量外,引用不提供对地址的操作,缺乏指针访问变量的灵活性。引用的优势是简练,比较适合函数的参数传递,比如:
void chg(int* x,int& y) //前一个参数是指针、后一个是引用
{
x++;
y++;
}
int main(void)
{
int mx=0,my=0;
chg(&mx,my);
}
分析反汇编代码:
chg(&mx,my); //指针和引用都通过地址传递参数
lea eax,[ebp-8]
push eax
lea ecx,[ebp-4]
push ecx
call @ILT+0(chg) (00401005)
x++; // x++ 修改地址
mov eax,dword ptr [ebp+8]
add eax,4
mov dword ptr [ebp+8],eax
y++; // y++ 通过地址修改变量
mov ecx,dword ptr [ebp+0Ch]
mov edx,dword ptr [ecx]
add edx,1
mov eax,dword ptr [ebp+0Ch]
mov dword ptr [eax],edx
显然:
① 指针和引用都通过地址定位和操作变量,这是共同点;
② 引用以操作普通变量的形式操作变量:简略;不具备操作变量地址的功能:不及指针灵活和强大——这是指针和引用的不同点。
通过上述分析,不知道是否可以这样认为:引用以简略的方式取代了某些条件下指针的作用;引用涵盖了指针的部分功能;指针可以取代引用,而引用不能取代指针。
上述“分析”过程其实应该叫做“解读”,因为反汇编代码已经对指针和引用的功能给出了绝对无二义性的、尽可能简练和人性化的描述,对知晓汇编语言的人而言应该是毫无障碍的——这就是我顺便想说的:汇编语言是研究高级语言的万能钥匙
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