初探编译器static、const之实现原理
作者：evilknight摘自易做图八进制
编译环境: WinXP sp2 + VC6.0 SP 6
对于许多C/C++初学者，往往知道static变量只是被初始化一次，对于const变量，只知道他的值是不能被修改的,但是对于其实现却不知所有然。这里我以VC6.0 SP6为平台，揭开其编译器实现原理。
下面看一段程序: 引用:
#include <iostream.h>
void fun(int i)
{
static int n = i ;
int *p = &n ;
cout << n << endl ;
++n ;
//
// 等下我们要在这写代码，让static int n
// 每次进这个函数都初始化一次
//
}
int main(void)
{
for (int i(10); i > 0; --i)
{
fun(i) ;
}
return 0;
}程序的输出结果是： 引用:
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19下面我们调试一下，看下编译器如何实现:
我们在fun函数的第一行设一个断点。static int n = i ;所在行，按F5。
按Alt+6打开Memory。按F10单步执行，当p有值的时候，我们将他的值拖到Memory窗口，这时就会转到n所在的内存地址,可是这时static已经初始化了,我们不知道编译器对他做了什么操作了。这时我们重新开始调试，一般n的内存地址不会变的，还是在那里。
我这里以我这边的地址为例: 引用:
0042E058 00 00 00 00 ....
0042E05C 00 00 00 00 .... // 中间这个为n的内存地址
0042E060 00 00 00 00 ....我们按F10单步执行一下一条语句(static int n = i ;) 引用:
0042E058 01 00 00 00 ....
0042E05C 0A 00 00 00 ....// n
0042E060 00 00 00 00 ....执行完这条语句之后，除了n有了初值，上面有内存空间也有了变化。
我们接着按F5直接执行到那个断点处，再单步执行一下，发现这次只是n的值有变化，所以我们猜测上面的那个位可能是static的标志位，如果是0的话，说明没有初始化，如果是1的话，说明已经初始化了，下次再进来的时候就不用初始化了，为了验证我们的猜测，我们现在在函数里面加几句语言，修改那个值。 引用:
void fun(int i)
{
static int n = i ;
int *p = &n ;
cout << n << endl ;
++n ;
//
// 等下我们要在这写代码，让static int n
// 每次进这个函数都初始化一次
--p ;
*p = 0 ;
//
}写完上面二句，我们执行一下，是不是发现执行结果已经和上面的不同了，每次进函数都会对static int n进行赋初值操作。下面我们再来看2个static类型的情况，在上面的代码中，我们再加一个 static变量; 引用:
void fun(int i)
{
static int n1 = i ;
static int n2 = i ;
int *p = &n1 ;
cout << n1 << endl ;
++n1 ;
//
// 等下我们要在这写代码，让static int n
// 每次进这个函数都初始化一次
--p ;
*p = 0 ;
//
}还是继续调戏。
二个static变量初始化之前内存里面的值 引用:
0042E050 00 00 00 00 ....
0042E054 00 00 00 00 ....
0042E058 00 00 00 00 ....
0042E05C 00 00 00 00 .... // n1
0042E060 00 00 00 00 .... // n2
0042E064 00 00 00 00 ....当执行完static int n1 = i ;语句之后，内存的值变成这样了 引用:
0042E058 01 00 00 00 ....
0042E05C 0A 00 00 00 ....
0042E060 00 00 00 00 ....接着我们再单步执行
内存的值变成这样。 引用:
0042E058 03 00 00 00 ....
0042E05C 0A 00 00 00 ....
0042E060 0A 00 00 00 ....这样就很明显了，编译器分别用一位来表示一个static变量是否已经始化。上面是对于用变量对 static进行初始化，对于用常量初始化的情况是怎么样的呢？
我们将上面的代码改成: 引用:
#include <iostream.h>
void fun(int i)
{
static int n1 = 0x12345678 ;
int *p = &n1 ;
cout << *p << endl ;
}
int main(void)
{
for (int i(10); i > 0; --i)
{
fun(i) ;
}
return 0;
}当指针取到值之后，我们结束调试。我这里的地址值是0x0042ad64。
好了，我们结束调戏，用winhex打开生成的可执行文件，按Alt+g跳到n的地址，这里要减去0x400000,也就是2ad64。是不是看到我们的初值了。
因为intel使用的是小端法，所以我们看到的值是反过来的。
下面我们再来探索一下const的原理;
下面看一个程序段 引用:
#include <iostream.h>
int main(void)
{
const int n = 1 ;
int *p = (int *)&n ;
*p = 0 ;
cout << n << endl ;
cout << *p << endl ;
return 0;
}我们执行一下，结果是不是和我们所期望的不同呢，我们在第一行下断点，一条一条的执行。
确认每一步操作是否正确。
当执行到*p = 0的时候我们发现n内存所在的值已经变成0了，但是为什么执行结果令我们大失所望呢？
我们按Alt +8打开汇编窗口。 引用:
7: cout << n << endl ;
0041161E push offset @ILT+40(endl) (0040102d)
00411623 push 1
00411625 mov ecx,offset cout (0042e070)
0041162A call ostream::operator<< (004012a0)
0041162F mov ecx,eax
00411631 call @ILT+30(ostream::operator<<) (00401023)
8: cout << *p << endl ;
00411636 push offset @ILT+40(endl) (0040102d)
0041163B mov edx,dword ptr [ebp-8]
0041163E mov eax,dword ptr [edx]
00411640 push eax
00411641 mov ecx,offset cout (0042e070)
00411646 call ostream::operator<< (004012a0)
0041164B mov ecx,eax
0041164D call @ILT+30(ostream::operator<<) (00401023)原来编译器将我们的const变量直接用常量给替换掉了！
可能有人会想，那这样为什么还要给const变量分配空间呢，这个留给大家思考吧，或者给你们设计编译器的话，你们也会这样实现的！
End
补充：综合编程 , 安全编程 ,
