C语言指针和汇编语言间接寻址的关系探讨

【前言】C语言指针和汇编语言间接寻址的关系探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。(Computer Science Department of Suqian College, Suqian 223800, China) Abstract: C language is a user-oriented procedural language. Pointer is the most flexible part in this language. Assemble language is a language which is processor-oriented and t...

摘要：C语言是一门面向用户的过程语言，指针是该语言中最为灵活的一部分。汇编语言是一门面向处理器的过程语言，该语言中没有指针的明确定义，但指针的概念却随处可见。本文通过间接寻址方式引出指针在汇编语言中的应用，借助存储空间图深入探悉C语言中的指针和汇编语言中的间接寻址的密切关系，用一个全新的概念更好的去理解指针在这两门语言中的应用和联系。

关键词：存储空间图；间接寻址；一级指针；二级指针；存储单元

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)16-31093-03

A Discussion about the Relation of C Language Pointer and Assemble Language Indirect Addressing――Giving Analysis from the Storage Space Digraph

WANG Hai-yan

(Computer Science Department of Suqian College, Suqian 223800, China)

Abstract: C language is a user-oriented procedural language. Pointer is the most flexible part in this language. Assemble language is a language which is processor-oriented and there is no definite conception of pointer, but the similar conception of pointer emergences everywhere. In this paper, it present the application of pointer in assemble language through indirect addressing mode. Depending on the storage space digraph and the relation between pointer of C language and indirect addressing of assemble language, it makes it easier to understand the application and relation between the two languages.

Keywords: Storage Space Digraph; Indirect Addressing; Pointer; Second Rank Pointer; Storage Unit

1 引言

作为最基本的编程语言之一，汇编语言的重要性勿庸置疑，即使是 Linux 程序员有时也需要使用汇编语言解决实际问题，理由很简单：精简、高效和 libc 无关性。假设要移植 Linux 到某一特定的嵌入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只有汇编语言能帮上忙了。我们常说汇编语言的抽象是C语言， 而C语言中最灵活是C语言中拥有“指针”这个数据类型。那么汇编语言和C语言中的指针有什么样的关系呢？我们也知道在汇编语言中，几乎所有对内存的操作都是对给定地址的内存进行访问来完成的，那么在汇编语言中，绝大多数操作也必然和地址（即指针）产生或多或少的联系。汇编语言和CPU以及内存，端口等硬件知识是连在一起的。汇编语言中存储数据的地方不仅有寄存器而且还有存储单元，更多的数据则保存在存储单元中。因此，对编程人员而言，他肯定迫切地希望访问内存，以保存

更多的数据，本文将重点阐述访问数据的方式。

2 存储空间图的概念

画一个图形，或者观察一个图形，能帮助我们把复杂的程序设计具体化、形象化，有利于掌握程序之间的内在联系，从而更好的理解程序，激发大家对程序设计语言的兴趣。本文用形象的图形解释C语言中指针以及汇编语言中间接寻址方式之间的相互关系。文中运用类似于存储空间图的方法对两门语言进行解释。说它类似于存储空间图是因为这种图形没有用真正二进制描述空间的值和空间的地址，姑且我把这种图形叫做存储空间图。

3 两门语言之间的内在联系

我们知道在计算机中，所有的数据都是存放在存储器中的，访问数据的方式并不是唯一的。在C语言中访问单元数据有两种常见方式，一是通过名字直接访问单元数据；二是通过指针访问单元数据。直接通过单元名字访问数据，两种语言都很简单，我在这篇文章中不加以阐述。接下来我就分一级指针和二级指针分别阐述汇编语言和C语言是如何间接访问内存单元数据，又是以怎样的形式加以表现的。

3.1 C语言中的一级指针和汇编语言中一次间接寻址的联系

3.1.1 C语言中一级指针定义

指针定义形如：数据类型 *指针变量，它的存储空间图表示如下：

图1中X就是一级指针，Y是一个整形变量，X、Y的本质区别在于X单元的值是用于存放内存单元的地址，Y单元是存放任意类型的数据。X之所以指向Y，是因为Y单元的地址赋予了X，同时X所指向的类型和Y同类型。

图1

3.1.2 汇编语言中的一次间接寻址是指通过寄存器或存储单元一次间接寻找操作数。

它的存储空间图表示如下：

图2中si是cpu中的一个寄存器，si中存放着Y所在单元的地址，Y是一个单元的名称，Y单元存放着普通操作数，si之所以指向Y，是因为Y单元的地址赋予了si。

图2

图1、图2中X和si都是用于存放内存单元的地址，我们从中可以得到启迪，汇编语言中也存在着类似C语言的指针。

3.1.3 以下从编程角度深入探悉二者之间的联系。

例1 用C语言指针的方法输出a单元中的数据：

main()

{int a=3,*p;

p=&a

printf("%d",*p); 3

}

例2 用间接寻址方法把a单元中的数据送往al寄存器中：

data segment

a db 3

data ends

……

lea si, a

mov al, [si]

……

以上程序均是操作存储单元中的数据，但都不是通过单元名字操作的。例1用C语言中一级指针的方法，例2用汇编语言中的寄存器间接寻址的方法。那么二者有怎样的联系呢？为了讲清楚这个问题，我把这两个程序分别用以下存储空间图表示：

图3 C语言编程的存储空间图图4 汇编语言编程的存储空间图

上图中p和si其实质都是一级指针，在C语言中是用指针指向的内容，即用*p的形式来取得单元的数据，而汇编语言是通过寄存器一次间接寻址方式来取得单元内容，当然这都要求指针p和寄存器si首先获得单元的地址。（p=&a/lea si, a）。

3.2 C语言中的二级指针和汇编语言中二次间接寻址的联系

3.2.1 C语言中二级指针的定义。

指针定义形如：数据类型 **指针变量，它的存储空间图表示如下：

图5中X相对与Z这个变量是二级指针，它和一级指针的区别在于X这个指针所指向的内容仍然是某个单元的地址（图中是Z单元的地址）。要想输出Z单元的内容，则需要通过两次指向才能完成。

图5

3.2.2 汇编语言中二次间接寻址是指通过寄存器或存储单元两次间接寻找操作数。

它的存储空间图表示如下：

图6中si其实就等价于图5中定义的X，都是二级指针。但在汇编语言中si是一个指针寄存器，无论是作为一级指针还是作为二级指针，我们在使用的时候都是不需要定义的。事实上汇编语言中根本没有一级指针和二级指针的定义，也就是说汇编语言中没有C语言中定义上的繁琐，但你仍可以用C语言的思想来解释汇编语言中的指针问题。

图6

3.2.3 以下从编程角度深入探悉二者之间的联系。

例3 输出以下字符串

main()

{char *p[] = {"ab", "cd", "ef"};

char **sp = p;

int i;

for(i=0; i

printf("%s", **(sp+i));

}

图7 C语言编程的存储空间图

例4 累加数组array中元素和的程序段

data segment

array dw 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100

count dw 10

sum dw?

table dw 3 dup(?);地址表

data ends

code segment

main proc far

assume cs:code, ds:data

start:push ds

……

mov table, offset ary

mov table+2, offset count

mov table+4, offset sum

mov bx, offset table

call proadd

ret

main endp

proadd procnear

……

mov si, [bx]

mov di, [bx+2]

mov cx, [di]

mov di, [bx+4]

xor ax, ax

next: add ax, [si]

add si, 2

loop next

mov [di], ax

……

proadd endp

code ends

end start

图8 汇编语言编程的存储空间图

以上程序均是通过两次操作才找出单元中的数据，前者是用C语言中二级指针二次指向的方法，后者是用汇编语言中的两次间接寻址的方法寻找操作数。从上图可知这两门语言的内在联系，即两门语言最终都是通过指针两次寻址来访问操作数。所不同的是：前者是二级指针的概念，后者是两次间接寻址。这种本质相同，只是语言描述上有所不同的概念，从存储空间图的视角可以帮助我们更好的理解他们之间的联系。

依此类推，对于多级指针的学习，我们也可以借助存储空间图来帮助我们更好的分析程序，理解程序，对于一些复杂的问题给予简化，对于不同语言之间的关系我们也能进行更好的深入思考。

4 结束语

本文通过存储空间图深入浅出的探悉了两门语言在寻找数据方面的联系。可以说C语言的指针和汇编语言的寻址方式一直困扰着很多编程者，尤其对二级指针、二次间接寻址的理解及运用更加困难。文中的例题均以最简单的题型来说明这些深奥的道理，而且从存储空间图的视角分析了二者之间的联系。相信这篇文章，不仅能帮助我们运用存储空间图解释问题、分析问题，而且能帮助我们更好的思考不同语言之间的联系，更好的去思考程序设计。

参考文献：

[1] 裘宗燕. C++程序设计语言（特别版）. 北京机械工业出版社, 2002.7.

[2] Standley B.lippman. C++ Primer中文版. 人民邮电出版社，20006.3.

[3] 谭浩强. C程序设计（第二版）. 清华大学出版社出版，2005.6.

[4] 钱能. C++程序设计教程. 清华大学出版社, 2005.5.

[5] 沈美明. IBM PC汇编语言程序设计. 清华大学出版社，1993.9.

[6] 钱晓捷. 汇编语言程序设计. 电子工业出版社，2003.

注:“本文中所涉及到的图表、公式注解等形式请以PDF格式阅读原文。”