64 位计算机如何更改内存中的一个字节？

问题描述

如果 C 程序更改字节数组中的一个字节，会执行哪些机器指令？硬件是否需要读取 8 个字节，更改一个字节并存储（使用 2 次内存操作）？

编辑：专门针对 x86-64 架构

解决方法

在 x86-64 上，硬件将读取一个缓存行，修改缓存中的字节，最终该缓存行将被写回内存。

发生回写的主要原因是 CPU 需要缓存线来存储其他数据。有强制回写的明确指令，但 C 编译器不太可能使用这些指令。它会降低 CPU 的速度以强制进行不必要的写入。

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这完全取决于编译器、优化等。只需尝试编译和反汇编即可。作为示例，我们将编译以下代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    char a[] = "01234567890";
    a[5] = 'A';
    printf("%s\n",a);
}

// gcc -o main -std=c11 -Wall -Wextra -O0 main.c 

我们通过 objdump 获得反汇编：

 6c1:   48 b8 30 31 32 33 34    movabs rax,0x3736353433323130
 6c8:   35 36 37 
 6cb:   48 89 45 ec             mov    QWORD PTR [rbp-0x14],rax
 6cf:   c7 45 f4 38 39 30 00    mov    DWORD PTR [rbp-0xc],0x303938
 6d6:   c6 45 f1 41             mov    BYTE PTR [rbp-0xf],0x41
 6da:   48 8d 45 ec             lea    rax,[rbp-0x14]
 6de:   48 89 c7                mov    rdi,rax

// objdump -d ./main -Mintel | less