Wie werden Referenzen tatsächlich in C implementiert?

Referenzimplementierung über Compiler und Konfigurationen hinweg

Referenzen in C sind eine leistungsstarke Funktion, die einen effizienten Zugriff auf den Speicher über den Bereich einer Variablen hinaus ermöglicht . Aber wie werden sie eigentlich unter der Haube implementiert?

Standardempfehlungen und Implementierungsunterschiede

Der C-Standard schreibt keine spezifische Implementierung für Referenzen vor. Compiler halten sich jedoch im Allgemeinen an bestimmte Richtlinien:

• Referenzen werden typischerweise als Zeiger auf das referenzierte Objekt implementiert.
• Referenzen können sich sowohl auf lokale als auch auf globale Variablen beziehen.
• Zeiger und Referenzen sind oft austauschbar.

Beispielprogramm und Compiler Ausgabe

Um die interne Implementierung von Referenzen zu demonstrieren, betrachten Sie das folgende Programm:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int byref(int &amp;foo) { printf("%d\n", foo); }
int byptr(int *foo) { printf("%d\n", *foo); }

int main() {
  int aFoo = 5;
  byref(aFoo);
  byptr(&amp;aFoo);
}

Das Kompilieren dieses Programms mit LLVM und deaktivierten Optimierungen erzeugt identischen Assemblercode für byref und byptr Funktionen:

define i32 @_Z5byrefRi(i32* %foo) {
  %foo_addr = alloca i32*                         ; <i32**> [#uses=2]
  %retval = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=1]
  %"alloca point" = bitcast i32 0 to i32          ; <i32> [#uses=0]
  store i32* %foo, i32** %foo_addr
  %0 = load i32** %foo_addr, align 8              ; <i32*> [#uses=1]
  %1 = load i32* %0, align 4                      ; <i32> [#uses=1]
  %2 = call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* noalias getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %1) ; <i32> [#uses=0]
  br label %return

return:                                           ; preds = %entry
  %retval1 = load i32* %retval                    ; <i32> [#uses=1]
  ret i32 %retval1
}

define i32 @_Z5byptrPi(i32* %foo) {
  %foo_addr = alloca i32*                         ; <i32**> [#uses=2]
  %retval = alloca i32                            ; <i32*> [#uses=1]
  %"alloca point" = bitcast i32 0 to i32          ; <i32> [#uses=0]
  store i32* %foo, i32** %foo_addr
  %0 = load i32** %foo_addr, align 8              ; <i32*> [#uses=1]
  %1 = load i32* %0, align 4                      ; <i32> [#uses=1]
  %2 = call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* noalias getelementptr inbounds ([4 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %1) ; <i32> [#uses=0]
  br label %return

return:                                           ; preds = %entry
  %retval1 = load i32* %retval                    ; <i32> [#uses=1]
  ret i32 %retval1
}

In diesem Assemblercode verwenden beide Funktionen identische Anweisungen, um die Eingabevariable foo zu laden und zu dereferenzieren. Dies zeigt, dass der Compiler sowohl Referenzen als auch Zeiger unter der Haube ähnlich behandelt.

Fazit

Referenzen und Zeiger sind eng verwandte Konzepte in C. Während der Standard keine bestimmte Implementierung vorschreibt, implementieren Compiler Referenzen im Allgemeinen als Zeiger. Dies ermöglicht eine effiziente und austauschbare Verwendung von Referenzen und Zeigern für den Zugriff auf Speicher über den Bereich von Variablen hinaus.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie werden Referenzen tatsächlich in C implementiert?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!