程序的機(jī)器級(jí)表示

? 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,程序的運(yùn)行離不開(kāi)CPU、內(nèi)存等之間的協(xié)作。而在CPU中, 其內(nèi)部的寄存器起到了十分重要的作用,有通用寄存器和特殊功能寄存器之分。通用寄存器有AX、BX、CX、DX(這些是用來(lái)保存數(shù)據(jù)用的),以及ESI、EDI(拷貝數(shù)據(jù)使用)等;特殊功能寄存器例如EBP(指向程序棧棧底)、ESP(指向程序棧棧頂)等?,F(xiàn)在就以如下的例子說(shuō)明程序在計(jì)算機(jī)中的機(jī)器級(jí)表示過(guò)程。

圖1 C語(yǔ)言程序

圖1是C語(yǔ)言描述的,簡(jiǎn)單的將兩個(gè)數(shù)求和,打印并返回和。在機(jī)器級(jí)別,這段簡(jiǎn)單的程序會(huì)被翻譯成如下匯編代碼。

圖2 C程匯編代碼
圖3 虛擬地址空間

從圖3 可知,當(dāng)程序之間形成函數(shù)調(diào)用的時(shí)候,會(huì)在內(nèi)存中形成函數(shù)棧幀,函數(shù)棧幀向下生長(zhǎng),運(yùn)行時(shí)堆則是向上增長(zhǎng)的。內(nèi)存的地址是從下往上依次增大的。

在程序執(zhí)行過(guò)程中,調(diào)用函數(shù)時(shí),首先會(huì)使EBP(保存之前函數(shù)調(diào)用的棧底地址)入棧,ESP自動(dòng)減去4個(gè)字節(jié),EBP指向ESP(對(duì)應(yīng)demo匯編代碼1,2)。然后,會(huì)為新函數(shù)棧開(kāi)辟棧幀內(nèi)存空間,一般為32個(gè)字節(jié)。接著進(jìn)行一列CPU寄存器與函數(shù)棧內(nèi)存之間的函數(shù)調(diào)用,進(jìn)行add函數(shù)調(diào)用之前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作(對(duì)應(yīng)demo匯編代碼3--9)。當(dāng)調(diào)用add函數(shù)時(shí),會(huì)在當(dāng)前函數(shù)棧中保存返回地址,在開(kāi)辟add的新函數(shù)棧。

在add匯編代碼中,同會(huì)把調(diào)用add的函數(shù)棧底EBP入棧,之后進(jìn)行一系列的地址操作后,返回demo函數(shù),最后打印結(jié)果。

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