前言
在計算機的發展中，經歷了8位機到64位機的歷程，在不久的將來還會有更高位長的計算機出現，它們的每一次升級都是技術的一次大進步，正是如此才構造如此紛繁多樣的數字電子世界。儘管高性能計算機不斷涌現，但是諸如低端的8位機也並沒有退出人們的視野，比如常見的51及STM8系列的8位機仍然用在一些實時控制終端領域。如何識別操作系統的位長，這是一個程序員面試常考題，這裏用C語言剖析如何實現操作系統位長的判斷。
算法實現
操作系統的位長決定機器的尋址能力，比如8位機的尋址能力爲2^8=256B、32位機的尋址能力爲2^32=4GB、64位機的尋址能力爲2^64=……好吧，反正挺大的，足夠現在的計算場景應用了。理解了計算機的內存尋址，那麼C語言的指針就派上用場，指針作爲內存地址的映射反映着計算機的尋址範圍。8位機的尋址總線爲8位，那麼它的指針的大小也是8位的，其它的也與此類似。根據這個原理，我們用兩種方法實現操作系統位數判斷：
- sizeof(指針)形式，通過求取指針的大小來反映主機的位長
- 指針數組形式，通過一個數組存放兩個地址空間連續的指針元素，然後相減得到主機位長
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
char* tmp;
char *p[2];
printf("use the sizeof method\n");
printf("The oprerate system bit is = %d\n",8*sizeof(tmp));
printf("use the pointer array method\n");
printf("The oprerate system bit is = %d\n",8*((char *)&p[1] - (char *)&p[0]));
//printf("The oprerate system bit is = %d\n",8*((&p[1] - &p[0]));
//printf("%#x %#x %#x %#x\n",&p[1],(char *)&p[1],&p[0],(char *)&p[0]);
}
在Ubuntu64位機系統下運行結果
在嵌入式32位機系統下運行結果
番外
可以看到，源碼中有一行代碼屏蔽，它是用來輸出指針數組元素指針地址的，我們把它的註釋去掉，重新編譯運行結果如下，指針數組元素指針地址加與不加（char *）強制類型轉換的結果是一樣的，兩元素的地址相差8個B。
那麼問題來了，如果不進行（char *）強制類型轉換（printf("The oprerate system bit is = %d\n",8*(&p[1] - &p[0]));）的打印輸出結果會是怎樣的呢，我們重新編譯運行，結果如下圖，明顯結果就不一樣了，儘管指針數組元素指針地址加與不加（char *）強制類型轉換的結果是一樣的，兩元素的地址相差還是8個B。但是&p[1] - &p[0]打印輸出的值是1個B，與0x6b159ad8-0x6b159ad0兩地址相減爲8不符，這顯然是編譯器優化的結果（每次運行的地址是隨機分配的，所以每一次運行得到的值不一定相同）。小結：&取地址運算符與指針的值有時並不一定相等，還需要看它們的應用場合。
總結
操作系統的位長決定機器的尋址空間，位長越長的機子，尋址能力越大，可以理解爲計算能力與精度的提升。但是字長越長，所需花費在尋址上的資源消耗越多，以4GB內存爲例，剛好就是32位機的尋址空間，如果用64系統就顯得大材小用，同時系統爲指針等變量開闢的空間會佔用更多的資源，這顯然不經濟，可以說4GB以下的內存用32位比64位好（當然，由於虛擬內存技術的應用，現在已經不能夠簡單用物理內存的大小來判斷了）。原創不易，轉載請說明出處。