CPU与内存通信

我是程序员初学者，但我想更深入地理解这些东西。我做了一些研究，读了很多文章，但有些东西我还不懂

在编写基本内容（C语言）时：

我发现（主要在32位CPU上）整数代替32位=4字节。所以在我代码的第一行，CPU进入内存。内存是字节可寻址的，所以CPU为变量选择4个连续字节，并将地址存储到第一个（或最后一个）字节

在代码的第二行，CPU使用MyNumber变量的存储地址，进入内存中的该地址，并在那里找到32位保留空间。他现在的任务是在那里存储数字“3”，因此他用序列00000000-00000000-00000000-00000000-00000011填充这四个字节。 在第三行，它也这样做——CPU进入内存中的那个地址并加载存储在那个地址中的数字

（第一个问题——我理解得对吗？）

我不明白的是：
该地址（指向该变量的指针）的大小在32位CPU中为4字节。（这就是为什么32位CPU最多可以使用4GB内存的原因——因为只有2^32个不同的二进制长度为32的地址）
现在，CPU在哪里存储这些地址？他是否有自己的内存或缓存来存储这些地址？而且为什么它将32位长的地址存储为32位长的整数？在大小相同的情况下，直接将实际数字存储在缓存中不是更好吗

最后一个——如果它在自己的缓存中存储所有这些整数的地址，并且长度相同（4字节），那么它将需要与实际变量完全相同的空间来存储地址。但是变量可能会占用4GB的空间，所以CPU必须有自己的4GB空间来存储这些变量的地址。这听起来很奇怪

谢谢你的帮助
我试图理解这一点，但这太难了-[

（第一个问题——我理解得对吗？）

首先要认识到的是，该值可能根本不存储在主内存中。编译器可能会决定将其存储在寄存器中，因为这更为理想。1

内存是字节可寻址的，所以CPU为变量选择4个连续字节，并将地址存储到第一个（或最后一个）字节

假设编译器决定将其存储在主内存中，那么是的，在32位机器上，

int

通常为4个字节，因此将分配4个字节用于存储

该地址（指向该变量的指针）的大小在32位CPU中为4字节（这就是为什么32位CPU最多可以使用4GB内存的原因，因为只有2^32个二进制长度为32的不同地址）

请注意，

int

的宽度和指针的宽度不必相同，因此不一定与地址空间的大小有关

现在，CPU在哪里存储这些地址

对于局部变量，地址被有效地硬编码到可执行文件本身，通常作为堆栈指针的偏移量

对于动态分配的对象（即

malloc

-ed中的内容），程序员通常会维护一个相应的指针变量（否则会出现内存泄漏！）。该指针也可以动态分配（对于复杂的数据结构），但如果你回溯得足够远，你最终会得到一个局部变量。在这种情况下，上述规则适用

但是变量可能会占用4GB的空间，所以CPU必须有自己的4GB空间来存储这些变量的地址

如果您的程序由独立的

malloc

-ing数以百万计的

int

s组成，那么是的，您最终会得到指针所需的同样多的存储空间。但大多数程序看起来不是这样的。您通常会分配更大的对象（如数组或大型结构）

缓存

存储内容的具体位置取决于体系结构。在现代x86上，CPU和主存之间通常有2到3层缓存。但缓存不可独立寻址；CPU无法决定将

int

存储在缓存中而不是主存。相反，缓存实际上是一个冗余的c主存储器子集的opy

另一个要考虑的是，编译器在分配对象的存储时通常会处理虚拟地址。在现代x86中，这些映射被映射到物理地址（即对应于主存储器中物理存储字节的地址），由专用硬件，以及OS支持。

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1.或者，编译器可以完全优化它

在代码的第二行，CPU使用MyNumber变量的存储地址，进入内存中的该地址，并在那里找到32位保留空间

几乎正确。内存基本上是非结构化的。CPU看不到有32位的“保留空间”。但CPU被指示读取32位数据，因此它从指定的地址开始读取32位数据。然后它只需要希望/假设这32位实际上包含有意义的内容

现在，CPU将这些地址存储在哪里？他是否有自己的内存或缓存来存储这些地址？为什么它将32位长的地址存储到32位长的整数中？如果大小相同，只将实际数字存储在缓存中不是更好吗

CPU有少量的寄存器，可以用来存储数据（普通CPU有8个、16个或32个寄存器，因此它们只能保存当前正在处理的特定变量）。因此，首先回答最后一部分，是的，编译器肯定会（也可能会）生成代码来存储

int

int myNumber;
myNumber = 3;
printf("Here's my number: %d", myNumber);