腾讯笔试题：浅谈计算机中cpu位数和指针

再来一个腾讯笔试题

在刷题的时候看到了腾讯笔试题的这个问题

long a = (long)(((int *) 0) + 4);
printf("%ld \n",a);

请问输出 a 的值是多少？

先解释最后的强制类型转换

赋值操作的本质是传送数据，而数据类型则是告诉 CPU 数据传送的数量是多少。

强制类型转换，就是当传输的源数据和目的数据数量不一样的时候，就需要告诉 CPU 如果数据太多的话哪些数据需要截断。

如果数据不够的话需要填充什么信息（是全 1 还是全 0 或者别的东西）。

解决这个面试问题核心就是一个指针的长度 等价于这段代码

#include <stdio.h>

int main(void)
{  
  int *pa = NULL;
  pa = pa  + 4;
  printf("%ld \n",pa);
  return 0;
}

如果还是不太清除，直接调试看看地址值

类型分别为long、int *、int *

加一是移动的是一个 int 类型指针的大小，在 32 位系统中一个指针是 4 个字节，在 64 位系统中一个指针是 8 个字节。

随着人们要求的不断提升和硬件的飞速发展，64 位的系统基本上达到目前的普及。

如果你 64 位操作系统指针是 4 字节，不要奇怪，这是为了兼容 32 为设计的。

所以我们常常遇见不同位数的操作系统中不同值的问题，我们如果只是知道定义上的区别肯定是远远不够的，我们就来探讨一下区别。

我们一起来看下这几个概念。

为什么会有不同位数之分？

补充个概念：

字长

在同一时间中处理二进制数的位数叫字长。

处理字长为 8 位数据的 CPU 叫 8 位 CPU，32 位 CPU 就是在同一时间内处理字长为 32 位的二进制数据，64 位的 CPU 就是在同一时间处理 64 位的二进制数据。

计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是字长。

字长反应了计算机的精度

适应不同的要求及协调运算精度和硬件造价间的关系，大多数计算机均支持变字长运算，即机内可实现半字长、全字长（或单字长）和双倍字长运算。在其他指标相同时，字长越大计算机的处理数据的速度就越快。

cpu寻址

字长由微处理器（CPU）对外数据通路的数据总线条数决定。

最小可寻址单位

内存的最小可寻址单位通常都是字节。也就是说一个指针地址值可对应内存中一个字节的空间。

寻址空间

寻址空间一般指的是 CPU 对于内存寻址的能力，也就是 CPU 最大能查找多大范围的地址。

寻址能力

CPU 的寻址能力以字节为单位 （字节是最小可寻址单位），如 32 位寻址的 CPU 可以寻址 2^32=4G的地址，这就是为什么 32 位寻址的 CPU 最大能搭配 4G 内存的原因，再多的话 CPU 就找不到了。

寻址位数是由地址总线的位数决定

这里 CPU 的寻址位数是由地址总线的位数决定，32 位 CPU 的寻址位数不一定是 32 位，因为 32 位 CPU 中 32 的意义为字长。

对于 32 位寻址的 CPU，其地址值为 32 位的二进制数，所以可以表示的最大地址为 2 的 32 次方(一个指针的值就是一个 32 位的二进制数，32 位对应 4 Byte。所以，指针的大小实际上是由 CPU 的寻址位数决定，而不是字长。

指针大小和编译器有关

例如：

• 32 位处理器上 32 位操作系统的 32 位编译器，指针大小 4 字节。
• 32 位处理器上 32 位操作系统的 16 位编译器，指针大小 2 字节。
• 32 位处理器上 16 位操作系统的 16 位编译器，指针大小 2 字节。
• 16 位处理器上 16 位操作系统的 16 位编译器，指针大小 2 字节。

实际上：

实际不是这样的，有这样的结果是因为以上几种情况，处理器当前运行模式的寻址位数是不一样的。

cpu

如下：

Intel 32 位处理器 32 位运行模式，逻辑 寻址位数 32，指针也就是 32 位，8 位一个字节，即 4 个字节 Intel 32 位处理器 16 位虚拟机运行模式，逻辑寻址位数 16，指针也就是 16 位，即 2 个字节。

编译器的作用是什么？

此编译器非彼编译器

编译器是根据目标硬件（即 CPU）的特性将源程序编译为可在该硬件上运行的目标文件。如果一个编译器支持 32 位的CPU，那么它就可以将源程序编译为可以在该 CPU 上运行的目标文件。

该源程序中指针大小也会被编译器根据该 CPU 的寻址位数（如 32 位）编译选择为 4 字节。我们综上可得指针大小是由当前 CPU 运行模式的寻址位数决定！

看完这个，我们是不是对于位数和指针有了更深刻的理解了呢？