x86的cpu处理int类型并不是处理char高效多少

很多文章上说int类型是最高效的类型，cpu处理这种类型要比其它类型快，比如要比处理char类型快，原因是什么，原因就是他们学过一本国人的教科书，教科书上就这么写的，所以人们就记住了，然而事实为何如此呢？事实上，所谓int比char高效会涉及到很多硬件知识，比如数据总线或者地址总线，比如内存的对齐访问等等。如果一个有心人(比如我)将下面的代码进行了反汇编，那么一步一步的做，最后就会得到一个不一定的答案，或者说是相反的答案，首先看一对C代码，前者是用int类型和0比较，后者是用char和0比较：
int comparetozero_int(int a)
{
if (a == 0)
{
return 0;
}
return 1;
}
char comparetozero_nonint(char c)
{
if ( c == 0 )
{
return 0;
}
return 1;
}
下面用objdump将其反汇编，在windows下用vc调试的话直接进入调试状态然后转到反汇编就可以了，下面看linux下的objdump的结果：
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
sub $0x4,%esp
cmpl $0x0,0x8(%ebp)
jne 8048399
movl $0x0,0xfffffffc(%ebp)
jmp 80483a0
movl $0x1,0xfffffffc(%ebp)
mov 0xfffffffc(%ebp),%eax
leave
ret
上面的int类型的比较就不多说了，由于是4个字节的，因此很简单，真的很简单，但是comparetozero_nonint呢，看来就不是那么假单了，先看看再说：
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
sub $0x8,%esp
mov 0x8(%ebp),%eax
mov %al,0xfffffffc(%ebp)
cmpb $0x0,0xfffffffc(%ebp)
jne 80483c0
movl $0x0,0xfffffff8(%ebp)
jmp 80483c7
movl $0x1,0xfffffff8(%ebp)
mov 0xfffffff8(%ebp),%eax
leave
ret
从反汇编中可以看到，并没有像比较int类型时那样在栈中直接比较函数的参数和0，而是先将这个char类型的数据搬运到了局部变量中，然后再比较，可是这是为什么呢？既然有cmpb指令，那么为何不能直接定位到栈中的参数，然后直接比较呢？带着怀疑我写下了下面的汇编函数，这些汇编函数就是直接比较栈中数据的版本：
int comparetozero_nonint(char c)
{
asm volatile("cmpb $0x0,0x8(%%ebp)/n/t"
"jne 1f/n"
"movl $47,%%eax/n"
"jmp 2f/n"
"1:/t"
"movl $32,%%eax/n"
"2:/t"::);
}
经过试验证实这种方式完全可行，那么为何gcc或者vc编译器不将代码直接编译成这样呢？原来这是c语言规范在起着作用，c语言规定了一个类型转换体系，这里就不说了，该体系中有强制转换和自动转换，像char这种类型就是强制转换，就是说两个char参与运算，编译器都要将之转换为int来计算，这主要是在多个处理器中取个交集，就是说该规范照顾了所有的处理器，为何要照顾？很多cpu不能正常处理没有4字节对齐的数据，或者说它们的地址总线的低两位不是总是有效，对于这类处理器，强制转换是为了最少化运行时异常，c语言的规范当然要在标准规范集合中照顾到这种情况，然而这仅仅保证了编译后程序的正确性和稳定性，那么高效性从何而来呢？这就是优化的作用，刚才提到规范是一种共性上的折中，这里的优化当然就是个性的尽情发挥了，比如在x86处理器上没有地址总线的限制，这类处理器上可以说没有什么限制，甚至不要求数据必须对齐，因此在x86机器上编译程序时设置了O1优化，那么代码就会成为下面的样子：
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
cmpl $0x0,0x8(%ebp)
setne %al
movzbl %al,%eax
pop %ebp
ret
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
cmpb $0x0,0x8(%ebp)
setne %al
movzbl %al,%eax
pop %ebp
ret
由此可见，c语言的规范仅仅是共性的东西，这些规范仅仅是一种设计原则，而不是什么必须的东西，其实本来就没有什么东西是必须的，只有最适合的，而优化后的代码就是最适合的，当然前提是正确性，在x86上，不一定int的效率是最高的，由于x86是cisc的架构，因此可以直接支持很多长度的数据类型的操作，单纯从代码考虑，char不比int差。最后重申一遍，c语言的类型转换仅仅是约定，而优化可以违背这种约定，看看x86机器上的又一个例子，看一个函数：
char abc()
{
char a = 'a',b = 'b';
char c = a+b;
return c;
}
下面两种编译都是正确的：
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
sub $0x10,%esp
movb $0x61,0xfffffffd(%ebp)
movb $0x62,0xfffffffe(%ebp)
movzbl 0xfffffffd(%ebp),%edx
movzbl 0xfffffffe(%ebp),%eax
add %edx,%eax
mov %al,0xffffffff(%ebp)
movsbl 0xffffffff(%ebp),%eax
leave
ret
:
push %ebp
mov %esp,%ebp
sub $0x10,%esp
movb $0x61,0xfffffffd(%ebp)
movb $0x62,0xfffffffe(%ebp)
movzbl 0xfffffffd(%ebp),%edx
movzbl 0xfffffffe(%ebp),%eax
lea (%edx,%eax,1),%eax
mov %al,0xffffffff(%ebp)
movsbl 0xffffffff(%ebp),%eax
leave
ret