Question

来自 C编程语言作者：Brian W. Kernighan

＆安培; operator仅适用于内存中的对象：变量和数组元素。它不能应用于表达式，常量或寄存器变量

如果不在内存中，表达式和常量存储在哪里？这句话是什么意思？

E.g：
&(2 + 3)

为什么我们不能取其地址？它存放在哪里？
对于C ++，答案是否相同，因为C一直是它的父级？

此链接question explains表示此类表达式为rvalue个对象，而所有rvalue个对象都没有地址。

我的问题是这些表达式存储在哪里，以至于无法检索到它们的地址？

Answer 1

考虑以下功能：

unsigned sum_evens (unsigned number) {
  number &= ~1; // ~1 = 0xfffffffe (32-bit CPU)
  unsigned result = 0;
  while (number) {
    result += number;
    number -= 2;
  }
  return result;
}

现在，让我们玩编译器游戏并尝试手动编译。我会假设您使用x86，因为这是大多数台式计算机使用的。（x86是Intel兼容CPU的指令集。）

让我们通过一个简单的（未经优化的）版本来解释这个例程在编译时的样子：

sum_evens:
  and edi, 0xfffffffe ;edi is where the first argument goes
  xor eax, eax ;set register eax to 0
  cmp edi, 0 ;compare number to 0
  jz .done ;if edi = 0, jump to .done
.loop
  add eax, edi ;eax = eax + edi
  sub edi, 2 ;edi = edi - 2
  jnz .loop ;if edi != 0, go back to .loop
.done
  ret ;return (value in eax is returned to caller)

现在，正如您所看到的，代码中的常量（0，2，1）实际上显示为CPU指令的一部分！事实上，1根本没有出现;编译器（在这种情况下，只是我）已经计算~1并在代码中使用结果。

虽然你可以获取CPU指令的地址，但取一部分的地址通常是没有意义的（在x86中你有时可以，但在许多其他的CPU中根本就不能这样做），并且代码地址与数据地址根本不同（这就是为什么不能将函数指针（代码地址）视为常规指针（数据地址））。在某些CPU架构中，代码地址和数据地址完全不兼容（尽管大多数现代操作系统使用它的方式与x86不同）。

请注意while (number)等同于while (number != 0)。 0根本不会出现在已编译的代码中！它由jnz指令暗示（如果不是零，则跳转）。这是为什么你不能取0的地址的另一个原因 - 它没有一个地址，它根本就没有。

我希望这能让你更清楚。

Answer 2

这些表达式存储在哪里，以至于无法检索到地址？

你的问题不是很好。

概念

这就像问为什么人们可以讨论名词的所有权而不是动词。名词是指可能（可能）拥有的事物，动词引用已执行的动作。你不能拥有一个动作或执行任何事情。
就语言规范而言

表达式首先不是存储，它们是评估的。它们可以在编译时由编译器进行评估，也可以在运行时由处理器进行评估。
在语言实施方面

考虑声明
```
int a = 0;
```
这有两件事：首先，它声明一个整数变量a。这是定义的是你可以采取的地址。编译器可以在给定平台上执行任何有意义的操作，允许使用a的地址。

其次，它将变量的值设置为零。这 not 表示编译程序中某处存在值为零的整数。它通常可以实现为
```
xor eax,eax
```
也就是说，eax自身的XOR（异或）。这总是导致零，无论以前是什么。但是，编译后的代码中没有固定的值0来匹配您在源代码中编写的整数文本0。

顺便说一句，当我说a以上是你可以采取的地址时 - 值得指出的是，它可能没有真正的地址，除非你接受它。例如，该示例中使用的eax寄存器没有地址。如果编译器可以证明程序仍然正确，那么a可以在该寄存器中存活，并且永远不会存在于主存中。相反，如果在某处使用表达式&a，编译器将注意创建一些可寻址的空间来存储a的值。

为了便于比较，我可以轻松选择其他语言，我可以获取表达式的地址。

它可能会被解释，因为一旦机器可执行输出替换它们，编译通常会丢弃这些结构。例如，Python具有运行时内省和code对象。

或者我可以从LISP开始并扩展它以提供对S表达式的某种操作地址。

他们两个共同的关键是他们不是C ，作为设计和定义的问题，不提供这些机制。

Answer 3

这样的表达式最终成为机器代码的一部分。表达式2 + 3可能被转换为机器代码指令＆＃34;将5加载到寄存器A＆＃34;中。 CPU寄存器没有地址。

Answer 4

将地址用于表达式并不合理。你能做的最接近的是一个函数指针。表达式的存储方式与变量和对象的存储方式不同。

表达式存储在实际的机器代码中。当然，你可以找到评估表达式的地址，但这样做是没有意义的。

阅读一下有关装配的内容。表达式存储在文本段中，而变量存储在其他段中，例如数据或堆栈。

https://en.wikipedia.org/wiki/Data_segment

解释它的另一种方法是表达式是cpu指令，而变量是纯数据。

还有一件事要考虑：编译器经常优化掉东西。请考虑以下代码：

int x=0;
while(x<10)
    x+=1;

此代码可能会优化为：

int x=10;

那么(x+=1)的地址在这种情况下意味着什么呢？它甚至不存在于机器代码中，因此根据定义它根本没有地址。

Answer 5

如果表达式和常量不在内存中，则存储在哪里

在某些（实际上很多）情况下，常量表达式 不存储。特别要考虑optimizing compilers，看看CppCon 2017：Matt Godbolt的talk “我的编译器最近为我做了什么？解开编译器的盖子“

在某些具有2 + 3的C代码的特定情况下，大多数优化编译器的constant folded为5，而5常量可能只是 in some {{ 3}} machine code的指令（作为一些位域），甚至没有明确定义的内存位置。如果该常量5是一个循环限制，一些编译器可能已经完成code segment，并且该常量将不再出现在二进制代码中。

另见loop unrolling答案等......

请注意this是用英语编写的规范。阅读其C11标准。另请阅读更大的C ++ 11（或更高版本）规范。

C（和C ++）的n1570禁止使用常量的地址。

Answer 6

答案太复杂了。您的初始语句的真正含义是它适用于堆栈内存或堆内存中的值，即您实际可以写入的内存。表达式和常量，即程序本身，实际上存储在内存中，但您无法写入此内存。因此，能够参考那个记忆是没有意义的;如果你尝试，你会得到一个段错误。

如果不在内存中，表达式和常量存储在哪里？

6 个答案:

概念

就语言规范而言

在语言实施方面