第3章 程序的机器级表示Ⅳ：数据 .pdf

"程序的机器级表示Ⅳ：数据" 本章节主要讨论程序的机器级表示中的数据部分，涵盖数组、结构体、联合等数据类型的内存分配和访问机制。 数组 数组是一种基本的数据结构，在内存中连续分配了一定的字节空间。数组的声明格式为 `T A[L];`，其中 `T` 是数据类型，`A` 是数组名，`L` 是数组的长度。 数组的内存分配 数组的内存分配遵循以下基本准则： 1. 数组在内存中连续分配 `L * sizeof(T)` 字节的空间。 2. 数组的起始地址可以通过标识符 `A` 获取。 例如，声明一个整型数组 `int val[5];`，则该数组在内存中占用 4 字节 * 5 = 20 字节的空间。 数组的访问 数组的访问遵循以下基本准则： 1. 标识符 `A` 可以作为数组元素 0 的指针（常量）。 2. 引用形式类型数值可以通过 `val[i]` 的方式访问数组元素。 例如，声明一个整型数组 `int val[5];`，则可以通过 `val[0]` 访问数组的第一个元素，通过 `val[4]` 访问数组的最后一个元素。 指针型数组 指针型数组是一种特殊的数组，数组元素为指针，指针宽度为 8 字节。在内存中，指针型数组元素的分配方式与普通数组相同，但每个元素占用 8 字节的空间。 例如，声明一个指针型数组 `char *p[3];`，则该数组在内存中占用 8 字节 * 3 = 24 字节的空间。 结构体 结构体是一种复杂的数据类型， 由多个变量组成。结构体的内存分配遵循以下规则： 1. 结构体在内存中连续分配字节空间。 2. 结构体的每个成员变量在内存中占用对应的字节空间。 例如，声明一个结构体 `struct S { int x; char c; };`，则该结构体在内存中占用 `sizeof(int) + sizeof(char)` 字节的空间。 结构体的访问 结构体的访问遵循以下规则： 1. 结构体的每个成员变量可以通过 `.` 运算符访问。 2. 结构体的每个成员变量在内存中的偏移量可以通过 `offsetof` 运算符获取。 例如，声明一个结构体 `struct S { int x; char c; };`，则可以通过 `s.x` 访问结构体的成员变量 `x`，通过 `s.c` 访问结构体的成员变量 `c`。 联合 联合是一种特殊的数据类型，多个变量共享同一个内存空间。联合的内存分配遵循以下规则： 1. 联合在内存中占用最大成员变量的字节空间。 2. 联合的每个成员变量在内存中的偏移量为 0。 例如，声明一个联合 `union U { int x; char c; };`，则该联合在内存中占用 `sizeof(int)` 字节的空间。 联合的访问 联合的访问遵循以下规则： 1. 联合的每个成员变量可以通过 `.` 运算符访问。 2. 联合的每个成员变量在内存中的偏移量为 0。 例如，声明一个联合 `union U { int x; char c; };`，则可以通过 `u.x` 访问联合的成员变量 `x`，通过 `u.c` 访问联合的成员变量 `c`。 本章节讨论了程序的机器级表示中的数据部分，包括数组、结构体、联合等数据类型的内存分配和访问机制。这些机制是理解计算机系统的基础，对于程序员来说非常重要。