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从汇编的角度揭秘C++引用，豁然开朗

news 2025/6/6 12:47:59

C++中的引用是指已有对象的别名，可以通过该别名访问并修改被引用的对象。那么其背后的原理是什么呢？引用是否会带来额外的开销呢？我们从一段代码入手，来分析一下引用的本质。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int &b = a;b = 11;return 0;
}

如上所示：定义了一个int型变量a，以及一个int型的引用b，并指向a。最后将b的值修改为11。

我们来看一下它对应的汇编代码：

      1  pushq   %rbp2  movq    %rsp, %rbp        //rbp = rsp 3  movl    $10, -12(%rbp)   //*(rbp-12) = 104  leaq    -12(%rbp), %rax  //rax = rbp - 125  movq    %rax, -8(%rbp)  //*(rbp - 8) = rax6  movq    -8(%rbp), %rax  //rax = *（rbp - 0x8）7  movl    $11, (%rax)     //*rax = 11;8  movl    $0, %eax9  popq    %rbp10  ret

我们来逐行分析：

先来介绍两个寄存器：

rsp：栈顶指针寄存器，rbp：栈基址指针寄存器。前两行push %rbp，以及move %rsp, %rbp。是保存函数调用之前的上下文信息，以及让rbp等于rsp。即此时main函数的栈空间是空的，这两条指令相当于main函数的准备工作。此时main函数的调用栈如下所示：

接下来：movl $10, -12(%rbp)，是将一个立即数写入rbp-12这个地址中，写入栈空间如下所示：

通过对比源代码，发现这条指令对应的是这行：int a = 10。接下来leaq -12(%rbp), %rax，是将rbp-12的地址加载进rax, 即rax = rbp-12。也就是变量a的地址。接下来movq %rax, -8(%rbp)，即将rax（rax为rbp-12）写入rbp-8这个地址。执行完这条之后，栈上的分布如下：

即将rbp-12存入rbp-8这个地址中。rbp-12即是a的地址。这里其实就是引用的一个实现。接下来：movq -8(%rbp), %rax，即将rbp-8地址里的内容（即rbp-12）赋值给rax, 即rax = rbp-12。接下来：movl $11, (%rax) ，即将立即数11赋值给rax所指地址。rax为rbp-12, 那么rbp-12这个地址中的内容将被赋值为11。rbp-12即a的地址，那么执行完这条指令之后，a的值将被更新为11。栈上的分布如下：