將字符串文字分配給char數組，字符串文字如何被複制到堆棧中？

Question

我明白，當你做char數組[] =「字符串」，字符串文字「字符串」從數據段複製到堆棧。字符串文本是按字符複製的嗎？或者編譯器獲取字符串文本的開始和結束地址，並將整個字符串一次複製到堆棧中？

感謝

Answer 1

編譯器做任何事情它「想」做，只要觀察到的結果是一樣的。有時根本就沒有拷貝。

C標準不指定副本是怎麼做的，所以C實現可以自由通過任何手段達到的效果。 C標準要求的唯一要求是可觀察的結果（例如寫入標準輸出的文本）必須符合定義。

當工程師將C實現設計爲高質量時，他們會花一些時間考慮在這種情況下複製字符串的最佳方法，並且他們將設法設計一個編譯器，以在每種情況下選擇最佳方式。通過使用「移動即時值」指令可以建立一個短的字符串。通過致電memcpy可能會複製長字符串。一箇中間字符串可能通過內聯調用複製到memcpy，實際上有幾條指令每個都移動幾個字節。

當工程師正在設計一個便宜的C實現，這東西只是得到這樣做的代碼可以移植到機器，但並不需要快速的工作，他們將盡一切是最容易爲他們。

有時，編譯器將不會複製字符串都：如果編譯器可以告訴你不需要副本，沒有理由進行復制。例如，如果編譯器發現您只是將該字符串傳遞給printf而根本不修改它，則編譯器會獲得相同的結果，而不會通過將原始文件傳遞給printf來進行復制。

Answer 2

我不知道你所說的「逐字符」和「整個字符串」複製方法之間的區別你是什麼意思。字符串通常不是機器級別的實體，這意味着它不可能被複製爲「整個字符串」。你如何期待這種情況發生？

字符串將始終被複制「逐字符」，至少在概念上。現在，當涉及到複製擴展內存區域時，編譯器可以通過逐字（而不是逐字節）複製來儘可能地優化複製過程。類似的優化可以在處理器微架構級別實現。

但無論如何，在一般情況下，複製實施爲迭代過程，而不是「整個字符串」上的某些原子操作。

最重要的是，一個聰明的編譯器可能認識到，在某些情況下，複製是沒有必要的。例如，如果您的代碼不修改對象並且不依賴其地址標識，那麼編譯器可能會直接決定直接使用原始字符串文本，而不進行任何複製（即，基本上悄悄地用const char *array = "string"代替char array[] = "string"）

Answer 3

沒有理由認爲有副本。

以下面的代碼爲例。

int main() { 
    char c[] = "hi"; 
} 

對於我這種產生（未優化）組件：

main: 
    pushq %rbp 
    movq %rsp, %rbp 
    movw $26984, -16(%rbp) 
    movb $0, -14(%rbp) 
    movl $0, %eax 
    popq %rbp 
    ret 

陣列的存儲器是由兩個字節0x68和0×69，它設置爲值26984.該值剛好是表示初始化其是'h'和'i'的ascii值。根本沒有字符串的數據段表示，並且數組不是通過將字符逐字拷入任何東西，或者通過任何其他聰明的拷貝方法來初始化的。

當然這只是一個編譯器的實現（g ++ 4.8），其他編譯器只要符合語言規範就可以做任何他們想做的事情。

Answer 4

這取決於編譯器和目標體系結構。

可能有非常簡單的目標體系結構，如微控制器，其中 沒有支持複製內存塊的指令。可能有 存在非常簡單的編譯器，專門用於教學，即使在支持更有效的方法的體系結構上也可以逐字節地生成 。

但是，在這種情況下，您可以假設生產級編譯器會執行合理的操作並生成可用於最流行的 體系結構的最快代碼，並且您並不需要擔心。

不過，最好的檢查方法是讀取編譯器 生成的程序集。

參與我們的測試代碼（stack_array_init.c）：

#include <stdio.h> 

int 
main() 
{ 
    char a[]="Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed\n" 
      "do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua.\n"; 

    printf("%s", a); 

    return 0; 
} 

並把它編譯成與優化尺寸GCC組件（具有較小的 讀），就像這樣：

gcc -Os -S stack_array_init.c 

下面是x86-64的輸出：

 .file "stack_array_init.c" 
     .section  .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1 
.LC1: 
     .string "%s" 
.LC0: 
     .string "Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed\ndo eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua.\n" 
     .section  .text.startup,"ax",@progbits 
     .globl main 
     .type main, @function 
main: 
.LFB0: 
     .cfi_startproc 
     subq $136, %rsp 
     .cfi_def_cfa_offset 144 
     movl $.LC0, %esi 
     movl $126, %ecx 
     leaq 2(%rsp), %rdi 
     xorl %eax, %eax 
     rep movsb 
     leaq 2(%rsp), %rsi 
     movl $.LC1, %edi 
     call printf 
     xorl %eax, %eax 
     addq $136, %rsp 
     .cfi_def_cfa_offset 8 
     ret 
     .cfi_endproc 
.LFE0: 
     .size main, .-main 
     .ident "GCC: (Debian 4.7.2-5) 4.7.2" 
     .section  .note.GNU-stack,"",@progbits 

在這裏， 「REP MOVSB」 是instruc它將字符串複製到堆棧。

下面是一個在ARMv4裝配的摘錄（這可能是更容易閱讀）：

main: 
    @ Function supports interworking. 
    @ args = 0, pretend = 0, frame = 128 
    @ frame_needed = 0, uses_anonymous_args = 0 
    str lr, [sp, #-4]! 
    sub sp, sp, #132 
    mov r2, #126 
    ldr r1, .L2 
    mov r0, sp 
    bl memcpy 
    mov r1, sp 
    ldr r0, .L2+4 
    bl printf 
    mov r0, #0 
    add sp, sp, #132 
    ldr lr, [sp], #4 
    bx lr 
.L3: 
    .align 2 
.L2: 
    .word .LC0 
    .word .LC1 
    .size main, .-main 
    .section .rodata.str1.4,"aMS",%progbits,1 
    .align 2 
.LC1: 
    .ascii "%s\000" 
    .space 1 
.LC0: 
    .ascii "Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing" 
    .ascii " elit, sed\012do eiusmod tempor incididunt ut labor" 
    .ascii "e et dolore magna aliqua.\012\000" 
    .ident "GCC: (Debian 4.6.3-14) 4.6.3" 
    .section .note.GNU-stack,"",%progbits 

我的手臂組裝的理解，這看起來像代碼 調用的memcpy字符串複製到堆棧數組。雖然這不是 顯示memcpy程序集，我希望它使用最快的 方法之一。