[嵌入式]从内存与汇编的角度理解C语言指针第03篇：执行 *p = 2 和 **pp = 3 时CPU干了些什么？【视频解析】

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一、C程序

int main(void) {
    int a = 1;      // 定义变量 a，值为 1
    int *p = &a;    // 定义指针 p，指向 a
    *p = 2;         // 修改指针 p 所指变量 a 的值为 2，即 a = 2
    int **pp = &p;  // 定义指针 pp，指向 p
    **pp = 3;       // 修改指针 pp 所指变量 p 的所指变量 a 的值为 3，即 a = 3
    return 0;
}

二、对应的汇编代码

; C代码：int a = 1;
mov    DWORD PTR [rbp-0xc],0x1     // 把数字 1 存放到内存单元[rbx-0xc]处(即变量 a 的内存单元)
								   
; C代码：int *p = &a;          
lea    rax,[rbp-0xc]               // 把内存单元[rbx-0xc]的地址存入rax寄存器
mov    QWORD PTR [rbp-0x18],rax    // 把rax寄存器中的值存放到内存单元[rbp-0x18]处
								   // 此时内存单元[rbp-0x18]里的值就是内存单元[rbx-0xc]的地址

; C代码：*p = 2;                
mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x18]    // 把内存单元[rbp-0x18]的值(即变量 a 的地址)存入rax寄存器
mov    DWORD PTR [rax],0x2         // 把数字 2 存放到内存单元[rax]处(即变量 a 的内存单元)
								   // 此时 a 的值变成了 2
								   
; C代码：int **pp = &p;         
lea    rax,[rbp-0x18]              // 把内存单元[rbp-0x18]的地址存入rax寄存器
mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rax     // 把rax寄存器中的值存放到内存单元[rbp-0x8]处
								   // 此时内存单元[rbp-0x8]里的值就是内存单元[rbx-0x18]的地址
								   // 而内存单元[rbp-0x18]里的值又是内存单元[rbx-0xc]的地址
								   // 而内存单元[rbx-0xc]的值即是变量 a 的值，是 2

; C代码：**pp = 3;             
mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x8]     // 把内存单元[rbp-0x8]的值(即变量 p 的地址)存入rax寄存器
mov    rax,QWORD PTR [rax]         // 把内存单元[rax]的值(即变量 a 的地址)存入rax寄存器
mov    DWORD PTR [rax],0x3         // 把数字 3 存放到内存单元[rax]处(即变量 a 的内存单元)
								   // 此时 a 的值变成了 3

三、内存布局

1、执行完int a = 1之后的内存布局

2、执行完int *p = &a之后的内存布局

这里，变量p的内存值是变量a的内存地址。

3、执行完*p = 2之后的内存布局

与上一步的区别是，变量a的内存值从1变成了2。

4、执行完int **pp = &p之后的内存布局

这里，变量pp的内存值是变量p的内存地址，变量p的内存值是变量a的内存地址。

5、执行完**pp = 3之后的内存布局

与上一步的区别是，变量a的内存值从2变成了3。

四、执行*p = 2时CPU干了些什么

准确来说，干的就是上面的汇编代码里面做的事情：

mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x18]    // 把内存单元[rbp-0x18]的值(即变量 a 的地址)存入rax寄存器
mov    DWORD PTR [rax],0x2         // 把数字 2 存放到内存单元[rax]处(即变量 a 的内存单元)
								   // 此时 a 的值变成了 2

与内存布局对应着来理解就是：

1. CPU已经知道变量p的内存地址是0x61fe08，于是去把它的内存值取出来，这个值是0x61fe14，把这个值放到了rax寄存器中。
2. CPU发现rax寄存器中的值也是一个内存地址，接下来就把数字2存放到了这个地址所在的内存单元处。

那CPU是怎么知道内存单元或寄存器中的值是内存地址的呢？这是我们汇编指令告诉它的。
[rbp-0x18]和[rax]中的那个[]的作用就是：访问括号里面的内存地址。
也就是说，指令里面有[]，CPU就知道是内存地址了。

五、执行**pp = 3时CPU干了些什么

汇编代码：

mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x8]     // 把内存单元[rbp-0x8]的值(即变量 p 的地址)存入rax寄存器
mov    rax,QWORD PTR [rax]         // 把内存单元[rax]的值(即变量 a 的地址)存入rax寄存器
mov    DWORD PTR [rax],0x3         // 把数字 3 存放到内存单元[rax]处(即变量 a 的内存单元)
								   // 此时 a 的值变成了 3

与内存布局对应着来理解就是：

1. CPU已经知道变量pp的内存地址是0x61fe18，于是去把它的内存值取出来，这个值是0x61fe08，把这个值放到了rax寄存器中。
2. CPU发现这时rax寄存器中的值也是一个内存地址0x61fe08，于是去把这个地址对应的内存值取出来，这个值是0x61fe14，这个值仍然存放到rax寄存器中。
3. CPU发现rax寄存器中的值还是一个内存地址，接下来就把数字3存放到了这个地址所在的内存单元处。

六、总结

在CPU眼中是没有变量一说的，它不知道a、p、pp，它只知道指令，比如：

指令让它从内存里取值放到寄存器；
指令让它把寄存器中的值当成一个地址，然后去另一块内存区域里取值，还是放到寄存器里面；
指令让它把数字3存放到内存区域里面。