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汇编程序/CPU 如何处理变量？

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汇编程序/CPU 如何处理变量？

我最近对硬件非常感兴趣，一直在研究 CPU 的工作原理。为此，我一直在为虚构的 CPU 架构制作汇编器、反汇编器和 vCPU。

我学到了很多，但还是有些东西不明白。汇编程序/CPU 如何处理变量？

据我所知，局部变量是在堆栈上分配和存储的。但是当 CPU 到达需要局部变量值的指令时，它如何知道它在堆栈上的位置？汇编程序不能在编译时输入地址，对吗？

我不太理解全局变量，除非你在.data部分 (x86 asm) 中有它们。当 CPU 到达需要全球的变量，它怎么知道它在内存中的位置？每次运行程序时，它不是在不同的位置吗？那么汇编程序就不能给它一个地址，对吗？

我一直在各处寻找答案，但还没有找到。

答案1

在 CPU 层面上，它们不是变量，它们只是地址、寄存器和其他位置。堆栈不一定是它们存储的地方。

虽然你可能有更高级别的代码

Add `variable1` to `variable2`

在机器代码级别，这将被分解为更简单的指令（使用伪代码，而不是真正的 x86 汇编）

Read memory address of `variable1` into register A
Read memory address of `variable2` into register B
Add resister A to register B
Store result in memory address of `variable3`

变量名仅供人类使用，CPU 并不关心它们，并且它们将被汇编程序替换为相关的程序内存地址。

据我所知（已经 20 年了），堆栈不是用于随机访问的。你可以将值推送到堆栈上，也可以弹出最后一个项目，但这give me item 9 on the stack不是它的工作原理。充其量

Pop item from stack into register A
Pop (next) item from stack into register B
Add register A to register B
...

如果你需要堆栈上的第 9 个项目，那么你必须先弹出前 8 个项目，然后大概先对它们进行必要的操作。它是一个队列，而不是随机存储。具体来说，它是一个LIFO（后进先出）队列。

举个例子，如果你要调用一个函数，你很可能将两个项目推送到堆栈上以作为“变量”传递。接收代码要做的第一件事就是将它们从堆栈中弹出：

Main code:
    Push variable2 onto stack
    Push variable1 onto stack
    Jump to code at address (AddNumbers)

AddNumbers:
    Pop variable 1 from stack to register A
    Pop variable 2 from stack to register B
    Add register A to register B

（请注意将项目压入堆栈的相反顺序）

如何将变量保留为局部变量和全局变量并不是 CPU 真正关心的事情。这是一个语义和描述性语言的问题，汇编程序使用它们来决定在内存中将命名变量安排在何处，然后再用机器代码中的地址替换它们的名称，以及赋予在局部范围内重复使用简单名称的能力。

汇编代码可能“接近裸机”，但仍存在混淆，例如变量名、本地和全局范围，以及其他用于使它们更易于人类处理的东西。它们仍然需要一个程序（汇编程序）将它们重写为实际的机器代码，然后 CPU 才能使用它们。

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