变量的存储变化

　变量名不占空间

　　变量：用来标识(identify)一块内存区域，这块区域的值一般是可以更改的，这就是它“变”的由来，但是我们可以通过使用如const等一些修饰符号来限定这一内存区域的操作特性(characteristic)，即变量的操作特性。用const修饰的使变量不能更改的就和常量一样的变量叫做常变量。
　　变量名：是一个标识符(identifier)，用来指代一块内存区域，即变量，使用变量使我们操作内存以区域(area)，以块(block)为单位，提高了方便性。
　　你的机器代码中，是不会出现变量名的；变量名是给我们程序员操作内存来使用的。
　　想想在汇编年代，没有变量名，我们操作内存，都是用地址来直接操作的，还要控制区域大小；当然汇编语言已经有了简单的变量。
　　对于编译器，它会搜集我们的变量名，比如我们定义了一个全局的int a;那么编译器都为我们做了什么呢？
　　它会为程序预留4个字节的空间（假设在32位平台），并把我们的变量名“a”保存进符号表，并用这个符号表的索引对应实际的空间。
　　如果下面出现b = a;那么它就会根据符号表找到变量的真正的物理位置，取得它的值，赋给b。
　　这是写编译器需要做的，我们需要建立符号表。
　　但是实际在汇编层次上，操作的都是地址而已，不存在任何名称了。

　　除了变量名不是内存地址，其他名都是地址。对么？

　　所谓的其他名无非是函数名、标识符常量名、指针名、数组名、结构名、类名等等。
　　比如指针名、数组名、函数名就是地址，它们分别表示指针所指向元素的地址、数组的首地址和函数的入口地址。
　　变量名虽然不直接表示地址，但可用取地址符号&来获得它所代表的变量的存放地址。因为在定义变量的同时会分配给它相应的空间。
　　但类和结构只有事例化时才为它分配空间，从而不能用取地址符号&来获得类名或结构名的地址。

　　变量名是用来标识某个内存块的
　　地址就是地址啦，如是变量名的话，用取地址运算符&就可以得到它标识的内存块的地址，
　　而指针变量呢，它本身也是一个变量名，只不过它标识的那块内存存放的是一个地址值

　　变量是地址的别名..就像刚生的小孩,你只知道他在地球上的某个位置,而不能叫出他名字,给你取个名

　　定义int a;时,编译器分配4个字节内存,并命名该4个字节的空间名字为a(即变量名),当用到变量名a时,就是在使用那4个字节的内存空间.
　　5是一个常数,在程序编译时存放在代码的常量区存放着它的值(就是5),当执行a=5时,程序将5这个常量拷贝到a所在的4个字节空间中,就完成了赋值操作.

　　a是我们对那个整形变量的4个字节取的"名字",
是我们人为给的,实际上计算机并不存储a这个名字,只是我们编程时给那4个字节内存取个名字好用.实际上程序在编译时,所有的a都转换为了那个地址空间了.编译成机器代码后,没有a这个说法了.a这个名字只存在于我们编写的代码中.
　　5不是被随机分配的,而总是位于程序的数据段中,可能在不同的机器上在数据段中的位置可能不一致,它的地址其实不能以我们常用到的内存地址来理解,因为牵扯到一个叫"计算机寻址方式"的问题,所以写很多都解释不清楚。

汇编语言部分~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

数据寄存器(AX、BX、CX、DX) 寄存器AX通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。累加器可用于乘、除、输入/输出等操作，它们的使用频率很高；

寄存器BX称为基地址寄存器(Base Register)。它可作为存储器指针来使用；

寄存器CX称为计数寄存器(Count Register)。在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；

寄存器DX称为数据寄存器(Data Register)。在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址；

变址寄存器(SI、DI)  我们主要针对于数据的存储进行操作

寄存器SI和DI称为变址寄存器(Index Register)，它们主要用于存放存储单元在段内的偏移量，用它们可实现多种存储器操作数的寻址方式，为以不同的地址形式访问存储单元提供方便

1、常用寻址方式

  1. 隐含寻址    含义：操作数隐含的由累加器给出。（即某指令由固定的操作数，不需要给出）例子：8086汇编语言 CWD;把AX中的内容按符号位拓展成DX,AX双字
  2. 立即寻址   含义：指令中直接给出相应的操作数。    例子： MOV AX,1234H;——1234H就是采用立即寻址
  3. 寄存器直接寻址   含义：指令中给出寄存器号R，操作数存放在R中   E=R,S=(E)=( R )  例子：MOV AX,BX——操作数在BX中
  4. 寄存器间接寻址    含义：指令中给出寄存器号R，R中存放操作数的有效地址    E=( R ),S=(E)=(( R ))   例子：MOV AX,[SI] 
  5.  直接寻址    含义：指令中给出操作数的有效地址    E=A,S=(E)=(A)例子：MOV AX,[1234H]     
  6.  间接寻址  含义：指令中给出存放有效地址E的存储单元地址。   E=(A),S=(E)=((A))  理论上讲可以多次间接寻址，但大多数计算机只允许一次（由于A的寻址范围不足以覆盖整个存储空间）
  7. 相对寻址   含义：指令中给出相对于PC的偏移量A      E=(PC)+A,S=(E)=((PC)+A)     注：A是个带符号数，一般用补码表示，若A的位数与PC不一致，需要带符号填充。  
  8. 基址寻址    含义：指令中给出相对于基址寄存器R的偏移量    E=( R )+A,S=(E)=(( R )+A)     注：A是个带符号数，一般用补码表示，若A的位数与R不一致，需要带符号填充。     
  9. 变址寻址   含义：指令中给出相对变址寄存器R的偏移量    E=( R )+A,S=(E)=(( R )+A)    注：A是个带符号数，一般用补码表示，若A的位数与R不一致，需要带符号填充。

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C语言中变量只是标识对应存储单元内的存储内容。与地址的对应关系
　　int a=3;
　　a---&a一一对应啊，变量名只是一个便于记忆识别的名称，编译器会将他编译成相应的内存地址的.变量都要占据一定的内存。通过定义该变量的指针， [类型]* 指针名=你要指向的变量名那么该指针中存储的就是你的变量的内存地址。 &你的变量名 这样就可以直接获取到你的变量地址或者定义引用 [类型]& 引用名=变量名该引用可通过变量的地址来对变量进行修改.

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　　变量名是给编译器看的，编译器根据变量是局部还是全局分配内存地址或栈空间，所谓的变量名在内存中不存在，操作时转换成地址数存放在寄存器中了。

　　编译器会将合法的变量名放到一个叫“符号表”的一个表中。
　　每个符号对应一个地址。当你调用此变量时，就会根据此符号表找到对应的地址，然后进行操作。

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　　所谓在编译期间分配空间指的是静态分配空间（相对于用new动态申请空间），如全局变量或静态变量（包括一些复杂类型的常量），它们所需要的空间大小可以明确计算出来，并且不会再改变，因此它们可以直接存放在可执行文件的特定的节里（而且包含初始化的值），程序运行时也是直接将这个节加载到特定的段中，不必在程序运行期间用额外的代码来产生这些变量。

　　其实在运行期间再看“变量”这个概念就不再具备编译期间那么多的属性了（诸如名称，类型，作用域，生存期等等），对应的只是一块内存（只有首址和大小），所以在运行期间动态申请的空间，是需要额外的代码维护，以确保不同变量不会混用内存。比如写new表示有一块内存已经被占用了，其它变量就不能再用它了； 写delete表示这块内存自由了，可以被其它变量使用了。（通常我们都是通过变量来使用内存的，就编码而言变量是给内存块起了个名字，用以区分彼此）

　　内存申请和释放时机很重要，过早会丢失数据，过迟会耗费内存。特定情况下编译器可以帮我们完成这项复杂的工作（增加额外的代码维护内存空间，实现申请和释放）。从这个意义上讲，局部自动变量也是由编译器负责分配空间的。进一步讲，内存管理用到了我们常常挂在嘴边的堆和栈这两种数据结构。

　　最后对于“编译器分配空间”这种不严谨的说法，你可以理解成编译期间它为你规划好了这些变量的内存使用方案，这个方案写到可执行文件里面了（该文件中包含若干并非出自你大脑衍生的代码），直到程序运行时才真正拿出来执行！

 
 
解答二：

　　我尝试从由底向上来解释题主的疑问，顺便推荐王爽的《汇编语言》，看了前几章题主应该就明白了，了解一点汇编，CPU工作原理和编译知识还是有必要的

　　1.机器语言
　　机器语言是机器指令的集合。电子计算机的机器指令是-列二进制数字。计算机将之转变为一列高低电平，以使计算机的电子器件受到驱动，进行运算。
　　如应用8086CPU 完成运算s=768+12288-1280，机器码如下:
　　101100000000000000000011
　　000001010000000000110000
　　001011010000000000000101
　　每行代表一个指令，我只是搬运工，反正看不懂，现在估计也找不到几个不靠工具看得懂这玩意的人了~
　　[关于变量名]：机器语言中没有变量名的概念，一切操作都是直接对地址进行

　　2.汇编语言
　　早期的程序员们很快就发现了使用机器语言带来的麻烦，它是如此难于辨别和记忆，给整个产业的发展带来了障碍。于是汇编语言产生了。
　　汇编语言与机器语言是每个指令是一一对应的，最终由汇编器把写有汇编语言的文本文件编译成可执行程序。
　　例如：将寄存器BX内的数据到AX中（寄存器是CPU内部的一组存储器，大多数指令都需要先将内存里的数据读入寄存器后才能开始运算。AX，BX是其中两个寄存器的代号）
　　机器指令：1000100111011000
　　汇编指令：mov ax,bx
　　[关于变量名]：汇编语言中就有变量的概念。在编译时由汇编器计算相关变量的偏移或实际地址，在编译出的二进制机器语言中直接使用该地址操作内存。

　　3.C语言
　　程序员们后来发现，用汇编语言写程序还是麻烦，因为它和机器指令意义对应，更加接近CPU的思维，而不是人的思维。于是发明了很多高级语言，C就是其中的一种。
C语言编译的过程，实际上首先通过 “编译器”将C语言翻译成汇编语言，再通过“汇编器”将汇编语言转化成机器代码，对于编译器来讲，将C转化成汇编的时候，不是一一对应的关系，也就是说几行C代码，可能翻译成几十行汇编。而汇编语言指令和机器代码指令，从某种意义来讲，是一个东西，两者是一一对应的关系。
[关于变量名]：C语言中处处是变量，即使是个指针，它自身也是个4字节的变量才能储存一个地址（32位程序）。编译后，有输出文件包括以下两种：
  1. 可执行文件（xxxx.exe），一段二进制文件，其中代码段（代码段，数据段啥的也可以百度了解）的机器指令CPU可以直接识别执行。
  2. 符号文件（xxxx.pdb），记录了变量和地址的对应信息。仅供调试使用，程序运行时不需要该文件。
　　

变量的存储在高级语言中万物皆对象的思想  所以不同于C语言

在高级语言中，变量是对内存及其地址的抽象。

对于python而言，python的一切变量都是对象，变量的存储，采用了引用语义的方式，存储的只是一个变量的值所在的内存地址，而不是这个变量的只本身。

引用语义：在python中，变量保存的是对象(值)的引用，我们称为引用语义。采用这种方式，变量所需的存储空间大小一致，因为变量只是保存了一个引用。也被称为对象语义和指针语义。

值语义：有些语言采用的不是这种方式，它们把变量的值直接保存在变量的存储区里，这种方式被我们称为值语义，例如C语言，采用这种存储方式，每一个变量在内存中所占的空间就要根据变量实际的大小而定，无法固定下来。
值语义和引用语义的区别：
值语义：   死的、 傻的、 简单的、 具体的、 可复制的
引用语义： 活的、 聪明的、 复杂的、 抽象的、 不可复制的

由于python中的变量都是采用的引用语义，数据结构可以包含基础数据类型，导致了在python中每个变量中都存储了这个变量的地址，而不是值本身；

下面这个图就是C语言和python的区别

 

 由于python中的变量都是采用的引用语义，数据结构可以包含基础数据类型，导致了在python中数据的存储是下图这种情况，每个变量中都存储了这个变量的地址，而不是值本身；对于复杂的数据结构来说，里面的存储的也只只是每个元素的地址而已。

 

 

图是参考Eva_j的  

 

posted @ 2021-05-19 19:37  Fleeting__Time  阅读(195)  评论(0)  编辑  收藏  举报