指令集如何区分价值和参考

Question

让我们看看这段代码：

int main ()
{
    int a = 5;
    int&b = a;

    cout << a << endl;  // 5 is displayed
    cout << b << endl;  // 5 is also displayed

    return 0;
}

这是我在调试器中看到的行为。

int a = 5 将在内存地址-0x14(%rbp) 中赋值5

int& b = a 将在内存地址-0x8(%rbp) 中赋值-0x14(%rbp)

当我执行cout << a << endl 时，将显示 a 地址中的值（即 -0x14(%rbp)）。

但不知何故，当我执行cout << b << endl 时，b 地址中的值（即-0x8(%rbp)）被确定为地址，然后显示该地址的值（-0x14(%rbp)）。

这是 std::cout 调用的程序集：

20                  cout << a << endl;
0000000000401506:   mov -0xc(%rbp),%eax
0000000000401509:   mov %eax,%edx
000000000040150b:   lea 0x6f8c9c6e(%rip),%rcx        # 0x6fccb180 <libstdc++-6!_ZSt4cout>
0000000000401512:   callq 0x4015f8 <_ZNSolsEi>
0000000000401517:   lea 0xe2(%rip),%rdx        # 0x401600 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_>
000000000040151e:   mov %rax,%rcx
0000000000401521:   callq 0x401608 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
21                  cout << b << endl;
0000000000401526:   mov -0x8(%rbp),%rax
000000000040152a:   mov (%rax),%eax
000000000040152c:   mov %eax,%edx
000000000040152e:   lea 0x6f8c9c4b(%rip),%rcx        # 0x6fccb180 <libstdc++-6!_ZSt4cout>
0000000000401535:   callq 0x4015f8 <_ZNSolsEi>
000000000040153a:   lea 0xbf(%rip),%rdx        # 0x401600 <_ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_>
0000000000401541:   mov %rax,%rcx
0000000000401544:   callq 0x401608 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
24                  return 0;

问题：

两个 std::cout 指令非常相似，a 与 b 的处理方式有何不同？

Answer 1

简而言之：它没有。

CPU 本身并不关心哪种类型存储在哪里，它只是执行编译器生成的指令。

编译器知道b 是一个引用，而不是int。因此它指示 CPU 将b 视为指针。

如果您查看程序的汇编代码，您会发现访问a 和b 的指令是不同的：b 的部分包含一个额外的指令

mov (%rax),%eax

这是取消引用的步骤。 （在此汇编符号中，括号表示取消引用，因此该指令表示类似 eax = *rax）。

Answer 2

我想您绝对没有要求优化。虽然即使 那么，我会期望访问a 并访问b 来生成 完全相同的代码（至少在这种情况下）。

关于编译器如何知道：a 和 b 有不同 类型，所以编译器知道用它们做不同的事情。这 标准的设计使得将int&替换为int* const， 然后在每次访问时自动取消引用（除了 初始化）将导致一个一致的实现；它看起来 这就是你的编译器正在做的事情。