C-05goto模拟循环及函数的底层原理

一、goto模拟三种循环

do…while循环：

    int n = 1;
    int nSum = 0;

    do
    {
        nSum = nSum + n;
        n++;
    }while(n <= 100);

DO_BEGIN:
	nSum = nSum + n;
	n++;
	if(n <= 100)
    {
        goto DO_BEGIN;
    }

while循环：

	int n = 1;
    int nSum = 0;

	while(n <= 100)
    {
    	nSum = nSum + n;
		n++;
    }

WHILE_BEGIN:
	if(n > 100)
    {
        goto WHILE_END;
    }
	nSum = nSum + n;
	n++;
	goto WHILE_BEGIN;
WHILE_END:

for循环：

for循环三个部分都有的情况

	// for循环三个部分都有的情况
	for(int n = 1, int nSum = 0; n <= 100; n++)
    {
    	nSum = nSum + n;  
    }

FOR_INIT:
	int n = 1;
	int nSum = 0;
	goto FOR_CMP;
FOR_STEP:
	n++;
FOR_CMP:
	if(n > 100)
    {
        goto FOR_END;
    }
	nSum = nSum + n;
	goto FOR_STEP;
FOR_END:

for循环没有初始化部分的情况

	//	for循环没有初始化部分的情况
	int n = 1;
	int nSum = 0;
	for(; n <= 100; n++)
    {
    	nSum = nSum + n;  
    }

FOR_INIT:
	goto FOR_CMP;
FOR_STEP:
	n++;
FOR_CMP:
	if(n > 100)
    {
        goto FOR_END;
    }
	nSum = nSum + n;
	goto FOR_STEP;
FOR_END:

for循环没有初始化与步长部分的情况

	//	for循环没有初始化与步长部分的情况,下面这种情况就和while循环一样
	int n = 1;
	int nSum = 0;
	for(; n <= 100;)
    {
    	nSum = nSum + n;
        n++;
    }

FOR_CMP:
	if(n > 100)
    {
        goto FOR_END;
    }
	nSum = nSum + n;
	n++;
	goto FOR_CMP;
FOR_END:

for循环没有判断部分的情况

	//	for循环没有判断部分的情况
	for(int n = 1, int nSum = 0;; n++)
    {
        if( n > 100)
        {
            break;
        }
    	nSum = nSum + n;  
    }

FOR_INIT:
	int n = 1;
	int nSum = 0;
	goto FOR_STRIUCT;
FOR_STEP:
	n++;
FOR_STRIUCT:	//此处是循环体内的判断
	if(n > 100)
    {
        goto FOR_END;
    }
	nSum = nSum + n;
	goto FOR_STEP;
FOR_END:

总结

• 由此可知do...while效率最高，正常情况下for循环效率最低。开优化后编译器会将for,while循环转换为do...while循环，提高效率。
• 编译选项/ZI或/Zi与/O2不能同时有，两个是冲突选项(经过实验，手动编译同时有这两个编译选项，也能编译通过，但是还不知道采用的是那个编译选项)
• 汇编语言是流水线模式，也就是循环体的内容是紧接着循环体上面的内容的，而汇编只有满足条件跳转的语义，所以while,for的判断条件与汇编层面是相反的。例：while(a>b){xx},则在汇编中判断就为if(a <= b) goto WHILE_END {xx}

二、程序运行时内存四大区

wres(内存属性):

• w:write(可写)
• r:read(可读)
• e:execute(可执行)
• s:share(可共享)

任何操作系统(windows、liunx、安卓、ios等)上的程序在运行时，都有内存四大区，分别为：代码区(code)，数据区(data)，栈区(stack)，堆区(heap)

代码区(code)：存放二进制可执行代码，内存属性为re

数据区(data)：存放全局变量，静态变量和常量（C语言）

• init:已初始化数据区：存放已初始化的全局变量和静态变量，还有常量

  • rw:可读写数据区（存放已赋初值的全局变量和静态变量）
  • r：只读数据区（存放常量）

• uninit:未初始化数据区：存放未初始化的全局变量和静态变量，内存属性为rw

栈区(stack)：先进后出，后进先出（类似弹夹），内存属性为rw。经常被翻译为堆栈，其实就是栈区，这是老一辈翻译国外技术书籍时候的一个习惯，喜欢成对成对的用词，而中国传统习惯是后者定性，例：礼无可恕，情有可原。那么你就被放了，没事。如果说 情有可原，礼无可恕，那么你就摊上大事了。再例：牛奶，是奶；奶牛，是牛。所以指针数组是数组，数组指针是指针

堆区(heap)：内存属性为rw

三、函数的底层原理

每个函数都有一个属于自己的栈空间，用来记录函数的必要信息

1. 按调用约定传参
   • 参数的传递方向（是从右向左还是从左向右传参）
   • 参数的存储媒介（参数放寄存器还是栈区或者其他）
   • 谁负责释放(平衡)参数空间
   • 返回值的处理

2. 在栈顶保存返回地址

3. 保存调用方的栈信息（调用方的栈底位置）

4. 更新栈位置（在处理器里）到被调用方的栈底处

5. 在栈内开辟局部变量的空间

   ​ 编译器此时会统计局部变量的大小(占多大空间)，然后以此开辟足够空间

   ​ 调试版开辟的空间大于等于实际局部变量的大小，发行版(优化版)开辟的空间小于等于实际局部变量的大小

    使用`/O1`和`/O2`编译选项会根据变量使用情况，会分配小于等于变量大小的空间，例：
   

   // 第一种优化情况
   // 如果开了优化，编译器不会给局部变量nNum开辟空间
   // 而是直接使用 printf("%d",3);
   int nNum = 3;
   printf("%d",nNum)
       
   // 第二种优化情况
   // 根据情况使用寄存器存储变量
   

   ​ 编译选项有/Zi+/Od(调试版且不优化),则填充局部变量空间为0xcc

6. 保存寄存器环境

7. 执行函数体

8. 恢复寄存器环境

9. 释放局部变量空间

10. 恢复栈信息到调用方

11. 如果是 __cdecl，先取出返回地址，并按此返回地址作流程更新，抵达新地址后，由调用方清理参数；

    如果是 __fastcall,__stdcall,先取出返回地址，并清理参数，然后按返回地址作流程更新

四、附加知识

• Alt+F8(VC++6.0代码对齐快捷键)
• 函数可以通过提供.obj文件或动态链接库给别人使用
• 裸函数不属于调用约定，是一个关键字，让编译器不为此函数生成任何代码的关键字