更进一步,我们甚至希望编译器能够直接把这个函数变成一个符号常量,这样连操作堆栈的过程也省掉了。
第三种结果属于“等效”代码,而不是“等价”代码。作为用户,很多时候是希望编译器这样做的,然而由于目前的技术尚不成熟,有时这种做法会造成一些问题(gcc和g++的顶级优化可以造成编译出的FreeBSD内核行为异常,这是我在FreeBSD上遇到的唯一一次软件原因的kernelpanic),因此,并不是所有的编译器都这样做(另一方面的原因是,如果编译器在这方面做的太过火,例如自动求解全部“固定”问题,那么如果你的程序是解决固定的问题“很大”,如求解迷宫,那么在编译过程中你就会找锤子来砸计算机了)。然而,作为编译器制造商,为了提高自己的产品的竞争力,往往会使用第三种代码来做函数库。正如前面所提到的那样,这种优化往往不是编译器本身的作用,尽管现代编译程序拥有编译执行、循环代码外提、无用代码去除等诸多优化功能,但它都不能保证程序最优。最后一种代码恐怕很少有编译器能够做到,不信你可以用自己常用的编译器加上各种优化选项试试:)
发现什么了吗?三种代码中,对于内存的访问一个比一个少。这样做的理由是,尽可能地利用寄存器并减少对内存的访问,可以提高代码性能。在某些情况下,使代码既小又快是可能的。
书归正传,我们来说说保护模式的内存模型。保护模式的内存和实模式有很多共同之处。
毫无疑问,以''protected mode''(保护模式), ''global descriptor table''(全局描述符表), ''local descriptor table''(本地描述符表)和''selector''(选择器)搜索,你会得到完整介绍它们的大量信息。
保护模式与实模式的内存类似,然而,它们之间最大的区别就是保护模式的内存是“线性”的。
新的计算机上,32-bit的寄存器已经不是什么新鲜事(如果你哪天听说你的CPU的寄存器不是32-bit的,那么它——简直可以肯定地说——的字长要比32-bit还要多。新的个人机上已经开始逐步采用64-bit的CPU了),换言之,实际上段/偏移量这一格局已经不再需要了。尽管如此,在继续看保护模式内存结构时,仍请记住段/偏移量的概念。不妨把段寄存器看作对于保护模式中的选择器的一个模拟。选择器是全局描述符表(Global Descriptor Table,GDT)或本地描述符表(Local Descriptor Table, LDT)的一个指针。
如图所示,GDT和LDT的每一个项目都描述一块内存。例如,一个项目中包含了某块被描述的内存的物理的基地址、长度,以及其他一些相关信息。
保护模式是一个非常重要的概念,同时也是目前撰写应用程序时,最常用的CPU模式(运行在新的计算机上的操作系统很少有在实模式下运行的)。
为什么叫保护模式呢?它“保护”了什么?答案是进程的内存。保护模式的主要目的在于允许多个进程同时运行,并保护它们的内存不受其他进程的侵犯。这有点类似于C++中的机制,然而它的强制力要大得多。如果你的进程在保护模式下以不恰当的方式访问了内存(例如,写了“只读”内存,或读了不可读的内存,等等),那么CPU就会产生一个异常。这个异常将交给操作系统处理,而这种处理,假如你的程序没有特别说明操作系统该如何处理的话,一般就是杀掉做错了事情的进程。
我像这样的对话框大家一定非常熟悉(临时写了一个程序故意造成的错误)