アセンブラのポインタの動きについて

Question

int main() {
    int *a;
    int b;
    b = 1;
    a = &b;
}

C言語で上記のコードを実行するとき
アセンブラでは

main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     DWORD PTR [rbp-12], 1
        lea     rax, [rbp-12]
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rax
        mov     eax, 0
        pop     rbp
        ret

と実行されます.
この時のメモリの動きを考えていたのですが,

※aのアドレス値と書かれていますがaを示すためのbのアドレス値が格納されている?
この写真のようにポインタ型のメモリ領域がまず確保されてその後にint型で定義されたもの(int b)という順番でスタックされていくという認識で良いのでしょうか?ポインタなしで処理をした場合

int main() {
    int a;
    int b;

    b = 1;
    a = b;
}

main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     DWORD PTR [rbp-4], 1
        mov     eax, DWORD PTR [rbp-4]
        mov     DWORD PTR [rbp-8], eax
        mov     eax, 0
        pop     rbp
        ret

のように実行され2つを見比べるとポインタがついている変数が優先的に実行されかつポインタ変数は4byte, int型で4byte 計8byteがメモリが消費されスタック順としては変数, pointと順番を並べるとアドレス値の辻褄が合う気がするのですがどうなのでしょうか?アセンブラは初めて質問自体が根本的に間違えている可能性もありますがどうか教えていただけると幸いです.

Comments

[y_waiwai]

で、しつもんはなんでしょうか

[yamarico]

実際, 写真のようなメモリ構造になっているのかが知りたいです.

Answer 1

この写真のようにポインタ型のメモリ領域がまず確保されてその後にint型で定義されたもの(int b)という順番でスタックされていくという認識で良いのでしょうか?

ローカル変数の順序はC言語では保証されません。

極論、アドレスを取らない変数であればレジスタに置いてメモリを消費しなかったり、一切変化しなければコードには即値として組み込んでしまって変数として全く存在しない、という状態になっても、なんら問題ありません。

Comments

[maisumakun]

C言語では、外部の動作が変わらなければ、いくらでも最適化が許されています。

ご提示のコードでも、main関数内の変数は値を使う機会がありませんので、「何もしない」という形にコンパイルすることすら正当です。

[yamarico]

教えていただきありがとうございます. 最適化というのはメモリの中で配列が変わることがあるということですか?

[maisumakun]

> 最適化というのはメモリの中で配列が変わることがあるということですか?

すでに回答やコメントしたとおり、動作が変わらなければ「そもそも変数をメモリに置かない」や「どうせ使われないので代入動作そのものを行わない（そのための領域も確保しない）」選択すら可能です。

[yamarico]

なるほど理解しました.ありがとうございます!

Answer 2

• このコードでは、ローカル変数 a b はスタックに積まれているというよりスタックのトップ(rsp)より上にある領域を無断で使っているような感じです。もしこの関数が別の関数を呼んだりすると、「領域を確保する」ようなコードが生成されると思います。
• 1つ目のコードでは、a はrbp-8から8バイト、bはrbp-12から4バイトです。
• 2つ目のコードでは、a はrbp-8から4バイト、bはrbp-4から4バイトです。
• 1つ目と2つ目でaとbの順番が入れ替わっているのは、おそらくアライメントのせいでしょう。8バイトのポインタを8の倍数ではないアドレスに置くと遅くなることがあるので。