与Python的速度较量

我们在代码中使用变量名a，在程序执行的时候就表示使用0x11223344地址所对应的那个存储单元中的数据。因此，可以理解为变量名a就等价于这个地址0x11223344。换句话说，如果我们可以提前知道编译器把变量a安排在地址0x11223344这个单元格中，我们就可以在程序中直接用这个地址值来操作这个变量。

在上图中，变量a的值为20，在内存中占据了4个格子的空间，也就是4个字节。为什么是4个字节呢?在C标准中并没有规定每种数据类型的变量一定要占用几个字节，这是与具体的机器、编译器有关。

比如：32位的编译器中：
 

刚才说了，内存是通过地址来管理的，那么CPU想从内存中的某个地址空间上存取一个数据，那么CPU就需要在地址总线上输出这个存储单元的地址。假如地址总线的宽度是8位，能表示的最大地址空间就是256个字节，能找到内存中最大的存储单元是255这个格子(从0开始)。即使内存条的实际空间是2G字节，CPU也没法使用后面的内存地址空间。如果地址总线的宽度是32位，那么能表示的最大地址就是2的32次方，也就是4G字节的空间。

【注意】：这里只是描述地址总线的概念，实际的计算机中地址计算方式要复杂的多，比如：虚拟内存中采用分段、分页、偏移量来定位实际的物理内存，在分页中还有大页、小页之分，感兴趣的同学可以自己查一下相关资料。

3. 变量

我们在C程序中使用变量来“代表”一个数据，使用函数名来“代表”一个函数，变量名和函数名是程序员使用的助记符。变量和函数最终是要放到内存中才能被CPU使用的，而内存中所有的信息(代码和数据)都是以二进制的形式来存储的，计算机根据就不会从格式上来区分哪些是代码、哪些是数据。CPU在访问内存的时候需要的是地址，而不是变量名、函数名。

问题来了：在程序代码中使用变量名来指代变量，而变量在内存中是根据地址来存放的，这二者之间如何映射(关联)起来的?

答案是：编译器!编译器在编译文本格式的C程序文件时，会根据目标运行平台(就是编译出的二进制程序运行在哪里?是x86平台的电脑?还是ARM平台的开发板?)来安排程序中的各种地址，例如：加载到内存中的地址、代码段的入口地址等等，同时编译器也会把程序中的所有变量名，转成该变量在内存中的存储地址。

变量有2个重要属性：变量的类型和变量的值。

示例：代码中定义了一个变量
 

也就是把连续的4个字节的空间画在一起，这样就便于表述和理解，特别是深入到代码对齐相关知识时更容易理解。(我认为根本原因应该是：大家都这么画，已经看顺眼了~~)

2. 32位与64位系统

我们平时所说的计算机是32位、64位，指的是计算机的CPU中寄存器的最大存储长度，如果寄存器中最大存储32bit的数据，就称之为32位系统。

在计算机中，数据一般都是在硬盘、内存和寄存器之间进行来回存取。CPU通过3种总线把各组成部分联系在一起：地址总线、数据总线和控制总线。地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力，也就是CPU能达到的最大地址范围。

（编辑：唐山站长网）

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