常量折叠（转载）

Posted 2020-08-10

本文转载自http://blog.csdn.net/yby4769250/article/details/7359278

今天回顾了大学这几年学习C++的点点滴滴，在回顾了“常量折叠”这里时，突然困惑了，当时学习这点知识时的理解是：可折叠的常量像宏一样，在预编译阶段对常量的引用一律被替换为常量所对应的值，就和普通的宏替换没什么区别，并且，编译器不会为该常量分配空间。现在回顾起来，当时是多么的天真，被现象迷惑了，常量折叠确实会像宏一样把对常量的引用替换为常量对应的值，但是，并非不给该常量分配空间，如下代码

1. #define PI 3.14  
   int main()  
   {  
       const int r = 10;  
     
       int p = pI; //这里会在预编译阶段产生宏替换，PI直接替换为3.14，其实就是int p = 3.14;  
       int len = 2*r; //这里会发生常量折叠，也就是对常量r的引用会替换成他对应的值，相当于int len = 2*10;  
       return 0;  
   }  

如上述代码中所述，常量折叠表面上的效果和宏替换是一样的，只是，“效果上是一样的”，而两者真正的区别在于，宏是字符常量，在预编译完宏替换完成后，该宏名字会消失，所有对宏如PI的引用已经全部被替换为它所对应的值，编译器当然没有必要再维护这个符号。而常量折叠发生的情况是，对常量的引用全部替换为该常量如r的值，但是，常量名r并不会消失，编译器会把他放入到符号表中，同时，会为该变量分配空间，栈空间或者全局空间。

 

为了能更清楚的体现出常量折叠，下面做几个对照实验，看代码和输出便了然：

 

 

int main()  

{  
    int i0 = 11;  
  
    const int i=0;         //定义常量i  
    int *j = (int *) &i;   //看到这里能对i进行取值，判断i必然后自己的内存空间  
    *j=1;                  //对j指向的内存进行修改  
        printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",&i,j,i,*j); //观看实验效果  
    const int ck = 9;     //这个对照实验是为了观察，对常量ck的引用时，会产生的效果  
    int ik = ck;  
  
    int i1 = 5;           //这个对照实验是为了区别，对常量和变量的引用有什么区别  
    int i2 = i1;  
      
  
    return 0;  
  
}  

 

 

上面的代码会输出：

0012ff7c
0012ff7c

0

1

这能说明什么，至少能说明两点：

1、ij地址相同，指向同一块空间，i虽然是可折叠常量，但是，i确实有自己的空间

2、ij指向同一块内存，但是*j = 1对内存进行修改后，按道理来说，*j==1,i也应该等于1，而实验结果确实i实实在在的等于0，这是为什么呢，就是本文所说的内容，i是可折叠常量，在编译阶段对i的引用已经别替换为i的值了，也就是说

1. printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",&i,j,i,*j)  

    

中的i已经被替换，其实已经被改为

1. printf("%d\n%d\n%d\n%d\n",&i,j,0,*j)  

 

为了使实验更具说服力，直接上汇编代码，比较实验的不同点

[plain] view plain copy

 

1. 4:    int main()  
   5:    {  
   00401030   push        ebp  
   00401031   mov         ebp,esp  
   00401033   sub         esp,5Ch  
   00401036   push        ebx  
   00401037   push        esi  
   00401038   push        edi  
   00401039   lea         edi,[ebp-5Ch]  
   0040103C   mov         ecx,17h  
   00401041   mov         eax,0CCCCCCCCh  
   00401046   rep stos    dword ptr [edi]  
   6:        int i0 = 11;  
   00401048   mov         dword ptr [ebp-4],0Bh  
   7:  
   8:        const int i=0;  
   0040104F   mov         dword ptr [ebp-8],0 //睁大眼睛，编译器确实为常量i分配了栈空间，并赋值为0  
   9:        int *j = (int *) &i;  
   00401056   lea         eax,[ebp-8]  
   00401059   mov         dword ptr [ebp-0Ch],eax  
   10:       *j=1;  
   0040105C   mov         ecx,dword ptr [ebp-0Ch]  
   0040105F   mov         dword ptr [ecx],1  
   11:                                            //再看看下面的对比实验，看出对常量的引用和变量的引用的区别  
   12:       const int ck = 9;  
   00401065   mov         dword ptr [ebp-10h],9   //为常量分配栈空间   
   13:       int ik = ck;  
   0040106C   mov         dword ptr [ebp-14h],9   //看到否，对常量ck的引用，会直接替换为常量的值9，再看下面的实验  
   14:  
   15:       int i1 = 5;  
   00401073   mov         dword ptr [ebp-18h],5  
   16:       int i2 = i1;                         //这里引用变量i1，对i2进行赋值，然后看到否，对常量i1引用没有替换成i1的值，而是去栈中先取出i1的值，到edx寄存器中，然后再把值mov到i2所在的内存中  
   0040107A   mov         edx,dword ptr [ebp-18h]  
   0040107D   mov         dword ptr [ebp-1Ch],edx  
   17:  
   18:  
   19:       return 0;  
   00401080   xor         eax,eax  
   20:  
   21:   }  

    

通过上述实验的分析可以容易看出，对可折叠的常量的引用会被替换为该常量的值，而对变量的引用就需要访问变量的内存。

 

 

总结：常量折叠说的是，在编译阶段，对该变量进行值替换，同时，该常量拥有自己的内存空间，并非像宏定义一样不分配空间，需澄清这点