分析汇编代码理解计算机是如何工作的

曹朋辉
原创作品转载请注明出处
《Linux内核分析》MOOC课程

1.序言

此系列博客为科大软院孟宁老师《Linux内核分析》MOOC课程的实验作业及总结等。其他废话就不讲了，开始写作业。

2.实验

首先我们来看一小段简单的C代码

int g(int x)
{ 
  return x + 7;
}
int f(int x)
{ 
  return g(x);
}
int main(void)
{ 
  return f(9) + 1;
}

将以上代码编译为汇编语言(gcc中-S选项表示编译为汇编,-m32选项表示编译为32位，为方便分析建议64位机加入-m32选项 )

汇编结果

编译完成后我们会得到类似上图的汇编代码(以上的试验结果使用MacOS下GCC编译，不同平台或编译器结果可能会略有不同)，为了便于分析，我们去掉其中以.开头的链接信息，得到如下的汇编代码。

_g:                                     ## @g
## BB#0:
     pushl   %ebp
     movl    %esp, %ebp
     pushl   %eax
     movl    8(%ebp), %eax
     movl    %eax, -4(%ebp)
     movl    -4(%ebp), %eax
     addl    $7, %eax
     addl    $4, %esp
     popl    %ebp
     retl

_f:                                     ## @f
## BB#0:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $8, %esp
    movl    8(%ebp), %eax
    movl    %eax, -4(%ebp)
    movl    -4(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    calll   _g
    addl    $8, %esp
    popl    %ebp
    retl

_main:                                  ## @main
## BB#0:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $24, %esp
    movl    $9, %eax
    movl    $0, -4(%ebp)
    movl    $9, (%esp)
    movl    %eax, -8(%ebp)          ## 4-byte Spill
    calll   _f
    addl    $1, %eax
    addl    $24, %esp
    popl    %ebp
    retl

我们将以上汇编代码每一步所对应的堆栈状态画出，可得如下图所示的动态图。从而可以帮助我们更加形象的了解计算机程序的执行流程。从图中可以看到最后eax寄存器中的值为17与预期相符。

堆栈的变化过程

3.总结

通过以上的试验，我们分析了一小段代码在计算机中的执行过程，并再一次加深了对计算机工作原理的理解。
程序代码与数据都存储在计算机的堆栈中，计算机每次取出一条指令，并将下一条指令存储在eip寄存器中。