从汇编指令细看计算机程序的运行过程

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一、相关知识点：

1、x86汇编中intel 语法与AT&T语法的区别：

X86 汇编存在两种不同的语法：inter语法和AT&T语法，在windows平台上通常使用的是inter语法，二在UNIX/linux平台的汇编器使用的则一直是AT&T语法。

与inter语法相比，AT&T语法的特点有：

(1) 、寄存器前面用前缀% 来标识；

(2) 、指令中源操作数在前目的操作数在后；（与inter语法刚好相反）

(3) 、操作数的长度通过在指令字符后添加后缀来却定，b 表示 8位，w 表示16位，l 表示32位。例如：movl  %esp  %ebp,  表示将寄存器esp 中的值复制到 寄存   器ebp中。

(4) 、立即数用“$”来标识，例如：addl  $5  %eax  表示将寄存器eax 中的值加5；

(5) 、变量前面加'$"表示不同的意义，例如：movl  $g  %eax   表示把 g 的地址存到eax中， 而 movl g  %eax 表示把变量g 的值存到eax中  （类似于函数参数传递   中的引用传递与值传递的区别）

2、push ,  pop , call , ret , enter , leave 等指令的等效形式：

这里有一个小错误：ret指令的等效形式应该是 popl eip，因为ret 的目的是改变程序的流向，retf 是远跳转 相当于：popl eip ； popl cs 。

二、准备工作：

1、首先我们先写一个简单的C程序：

2、然后将这个C文件编译成汇编文件：gcc -S -o main.s main.c 

               

3、去掉汇编文件中以点开头的标号和指令（用于连接）后得到干净的汇编代码，接下来我们将根据以下汇编代码来模拟计算机的指令执行过程。

三、汇编代码分析：

1、从main函数开始执行，假设进入main函数之前，堆栈的栈底指针ebp指向2000，栈顶指针esp指向2000

2、假设函数f 的入口地址为：0x1234，指令指针ip指向0x3456 

3、ip指针指向了飞函数的入口地址后开始运行函数

                            

4、接下来将跳转到函数g，假设函数g 的入口地址为：0x2234，此时指令指针指向：0x1248

此时指令指针指向了0x1248，也就是回到调用函数g之前的那条指令的下一条指令(f函数中)

5、计算机又回到了函数 f 中：

   此时指令指针指向了0x3456，也就是回到调用函数 f 之前的那条指令的下一条指令(main函数中)

6、计算机又回到了main函数中：

因为eax 之前的值为13，所，现在eax=13+9=22

此时经过ret 指令后，计算机退出了main 函数，进程结束。

总结：

通过以上的操作，完成了简单的从C语言到汇编语言，在模拟计算机执行汇编指令的全过程，编写的程序虽然很简单但很有代表性，包含了函数调用与参数传递，以及在程序运行中的堆栈变化，以及参数值在各个寄存器之间的传递与运算。

汇编语言不可否认要比C语言复杂、难写、难读，但是经过这样一个过程后，对汇编程序没有之前那么抵触。汇编与C语言在本质上也都一样，只是表达的形式不同。C语言中运用的是不同的变量来”存储“和传递参数，而汇编语言则是使用堆栈、寄存器来“保存”和传递参数，最终都是由运算器计算，C语言中的变量可以随意定义，但是汇编中堆栈空间和寄存器数量都有限，就像汉诺塔游戏中，给你无限多根柱子问题很容易就能解决，但是只给三根柱子问题就变得很繁琐。程序的最终目的不是解决问题，而应该是高效率的解决问题。所以一个写一个好的C语言程序只是第一步，还要有好的编译器等工具，为C程序最终要变成2进制代码交给计算机执行。