访问内存中的某个地址

快速回答：你不能！

然而，系统的主存储器，即板上的芯片，可以通过直接访问来寻址。只要给出正确的地址，总线就会返回该位置的内存(可能是在块中(。

然而，一旦你进入CPU，内存访问就大不相同了。有几个缓存，几个带缓存的内核，可能还有其他带缓存的CPU。虽然可以直接访问主内存，但速度很慢，这就是为什么我们有所有这些缓存的原因。但现在这意味着CPU内部的内存无法直接访问。

当CPU需要访问内存时，它就进入查找模式。它还有一个锁定系统，可以在缓存之间正确地共享内存。不同的地址实际上需要不同的访问时间，这取决于您是在读还是在写，以及该内存的最新缓存所在的位置。这就是所谓的NUMA(非均匀内存访问(。虽然这里的时间复杂性可能受常数(所以可能/technolical O(1((的约束，但它可能不是大多数人认为的恒定时间。

事情变得比这更复杂。CPU为内存提供页表，这样操作系统就可以向应用程序提供虚拟内存(也就是说，它可以对地址空间进行分区(，并根据需要加载内存。这些表格是类似地图的结构。当您访问内存时，CPU决定是否加载了您想要的地址，或者操作系统是否必须首先检索它。这些映射是总内存大小的函数，因此不是线性时间，尽管很可能是摊销的恒定时间。(如果您正在运行虚拟机，您可以在上面添加另一层表，这也是VM运行速度稍慢的原因之一(。

这只是一个简短的概述。希望这足以给你一种印象，即记忆访问并不是一个持续的时间，它取决于很多事情。然而，请记住，在这些级别上使用了如此多的优化，以至于高级C程序可能看起来具有恒定的时间访问权限。

现代计算机系统中的内存是随机访问的，因此只要您知道需要访问的内存地址，计算机就可以直接访问该内存位置并对该位置进行读/写。

这与一些[旧]系统(如磁带存储器(相反，在这些系统中，磁带必须以物理方式假脱机才能访问某些区域，因此访问更远的位置需要更长的时间。

不确定您所说的以O(1(分配是什么意思，因为在处理日常计算机上的典型堆时，分配内存通常不是O(1。

这取决于您使用的计算模型，在图灵机模型中，两个操作都不是O(1(，在随机访问模型中，访问是O(1。为了简单起见，我假设您使用的模型也允许O(1(分配，这与在内存使用负载较轻的机器上的大多数现代实现非常接近。

为什么可以在O(1(中访问？因为内存访问是通过地址进行的。如果你知道你想访问的地址，那么硬件可以直接访问它，并在一次操作中获取任何地址。

至于分配是O(1(，我不确定总是这样。由操作系统来分配一个新的内存块，而它用来分配内存的算法可能不一定在所有情况下都是O(1(。例如，如果您请求一个大的内存块，但没有足够大的连续块来满足请求，则操作系统可能会执行一些操作，如调出其他数据或重新定位其他进程中的信息，以创建一个足够大的相邻块来满足请求。

不过，如果您想将分配视为"返回可用内存的第一个字节的地址"，那么很容易理解为什么这可能是O(1(操作。系统只需要返回最后一个分配字节的地址+1，所以只要它在每次分配后跟踪最后一个被分配的字节是什么，只要你假设有无限的内存空间，那么计算下一个空闲地址总是O(1(。