Swift语法 Swift5 【00 - 汇编】

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iOS Swift 语法 底层原理 与 内存管理分析 专题：【iOS Swift5语法】

00 - 汇编
01 - 基础语法
02 - 流程控制
03 - 函数
04 - 枚举
05 - 可选项
06 - 结构体和类
07 - 闭包
08 - 属性
09 - 方法
10 - 下标
11 - 继承
12 - 初始化器init
13 - 可选项

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目录

• 01-程序的本质
  • 01-软件/程序执行过程
• 02-寄存器和内存
• 03-编程语言的发展
• 04-编程语言的发展
• 05-汇编语言的种类
• 06-常用汇编指令
• 07-寄存器
• 08-寄存器兼容
• 09-lldb常用指令
• 10-lldb常用指令(断点调试)
• 11-规律

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01-程序的本质

Xcode调试中显示汇编代码： Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly

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01-软件/程序执行过程

• 程序运行时,
  程序/软件是存储在硬盘中,当程序开始执行是,从硬盘装载到内存,CPU再对内存进行读写,并控制
  ,话筒等其他设备.
• CPU中包含几个部分,其中包含寄存器(信息存储),运算器(信息处理),控制器.

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02-寄存器和内存

• 通常CPU会先将内存中的数据存储到寄存器中,然后再对寄存器的数据进行运算
• 假设内存中有块内存空间1的值是3,现在想将它的值加1,并将结果存储到内存空间2
• CPU首先会将内存空间1的值放到rax寄存器中: movq 内存空间1 %rax
• 然后让rax寄存器与1相加: addq $0x1 %rax
• 最后将值赋值给内存空间2: movq %rax 内存空间2

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03-编程语言的发展

• 机器语言
• 由0和1组成
• 汇编语言
• 用符号代替了0和1,比机器语言更便于阅读和记忆
• 高级语言
• C/C++/Java/JavaScript/Python等,更接近人类自然语言
• 操作: 将寄存器BX内容送入寄存器AX
• 机器语言: 1000100111011000
• 汇编语言: movw %bx %ax
• 高级语言: ax = bx

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04-编程语言的发展

• 高级语言 编译-> 汇编语言 编译-> 机器语言 运行-> 计算机
• 反编译: 机器语言 反编译-> 汇编语言
• 汇编语言与机器语言一对应 ,每一条机器指令都有与之对应的汇编指令
• 汇编语言可以通过编译得到机器语言，机器语言可以通过反汇编得到汇编语言
• 高级语言可以通过编译得到汇编语言\机器语言,但汇编语言机器语言几乎不可能还原成高级语言

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05-汇编语言的种类

• 汇编语言的种类
• 8086汇编(16bit)
• x86汇编(32bit)
• x64汇编(64bit)
• ARM汇编(嵌入式、移动设备)
• ......
• x86、x64汇编根据编译器的不同,有2种书写格式
• Intel: Windows派系
• AT&T : Unix派系.
• 作为iOS开发工程师,最主要的汇编语言是
• AT&T汇编-> iOS模拟器
• ARM汇编-> iOS真机设备

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06-常用汇编指令

注意： 小括号()通常表示存放内存地址。

在AT&T指令中 $是立即数的前称。

项目	AT&T	Intel	说明
寄存器名称	%rax	rax
操作数顺序	movq %rax, %rdx	mov rdx, rax	将rax的值赋值给rdx
常数/立即数	movq $0x3, %rax	mov rax, 0x3	将3赋值给rax
内存赋值	movq $0xa, 0x1ff7(%rip)	mov qword ptr [rip+0x1ff7], 0xa	将0xa赋值给地址为rip+0x1ff7的内存空间
取内存地址	leaq -0x18(%rbp), %rax	lea rax, [rbp-0x18]	将rbp-0x18这个地址值赋值给rax
jmp跳转指令	jmp *%rdx 或 jmp 0x4001002 或 jmp *(%rax)	jmp rdx 或 jmp 0x4001002 或 je=mp [rax]	call和jmp写法类似
操作数长度	movl %eax, %edx 或 movb $0x10, %al 或 leaw 0x10(%dx), %ax	mov edx, eax 或 mob al, 0x10 或 lea ax, [dx+0x10]	参考操作数长度说明

• 操作数长度说明

• b = byte(8-bit)
• s = short(16-bit integer or 32-bit floating point)
• w = word(16-bit)
• l = long(32-bit integer or 63-bit floating point
• q = quad(64-bit))
• t = ten bytes(80-bit floating point)

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07-寄存器

• 有16个常用寄存器

  • rax、rbx、 rcx、 rdx、 rsi、 rdi、 rbp、 rsp
  • r8、r9、 r10、 r11、r12、 r13、 r14、
    r15

• 寄存器的具体用途
  -rax、rdx常作为函数返回值使用

  • rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9等寄存器常用于存放函数参数
  • rsp、rbp用于栈操作
  • rip作为指令指针
    • 存储着CPU下一条要执行的指令的地址
    • 一旦CPU读取一条指令, rip会自动指向下一 条指令(存储下一条指令的地址)

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08-寄存器兼容

为兼容不同位数， 取64位rax寄存器低32位作为eax寄存器使用，低16位作为ax寄存器使用，ah作为高8位使用，al作为低8位使用

• 寄存器说明

• r开头： 64-bit
• e开头： 32-bit
• a, b, c, d开头：16-bit
• ah, al, bh, bl ... l和h结尾： 8-bit，h: 高八位，l： 低八位

image.png

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09-lldb常用指令

• 格式

  • x是16进制，f是浮点，d是十进制

• 字节大小

  • b - byte 1字节
  • h - half word 2字节
  • w - word 4字节
  • g - giant word 8字节

• 读取寄存器的值
  • register read/格式 寄存器名称
  • register read/x

// 读取rax寄存器的值
(lldb) register read rax
    rax = 0x0000000100709e40
// 读取rax寄存器的值   
(lldb) register read/x rax
    rax = 0x0000000100709e40  
// 读取所有寄存器的值 
 (lldb) register read
General Purpose Registers:
      rax = 0x0000000100709e40
      rbx = 0x0000000000000000
      rcx = 0x00007fff81c908f8  libswiftCore.dylib`type metadata for Swift.Int
      rdx = 0x0000000100709e60
      rdi = 0x0000000100709e48
      rsi = 0x00007fff81c96588  libswiftCore.dylib`type metadata for Any + 8
      rbp = 0x00007ffeefbff4d0
      rsp = 0x00007ffeefbff4b0
       r8 = 0x00000000000005dd
       r9 = 0x00000000000005e2
      r10 = 0x00000000fffffffc
      r11 = 0x0000000000000000
      r12 = 0x0000000000000000
      r13 = 0x0000000000000000
      r14 = 0x0000000000000000
      r15 = 0x0000000000000000
      rip = 0x0000000100000bd2  00-汇编`_0_汇编.test() -> () + 50 at main.swift:13:14
   rflags = 0x0000000000000206
       cs = 0x000000000000002b
       fs = 0x0000000000000000
       gs = 0x0000000000000000  

• 读取内存中的值
  • x/数量-格式-字节大小 内存地址
  • x/3gw 0x0000010

(lldb) x/3xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000200 0x00007fff683e58ec
0x7fff81c90908: 0x0000000000000000

• 修改内存中的值
  • memory write 内存地址 数值
  • memory write 0x0000010 10

lldb) memory write 0x00007fff81c908f8 0x10
(lldb) x/xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000210
(lldb) memory write 0x00007fff81c908f8 0x20
(lldb) x/xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000220

• expression 表达式

  • 可以简写： expr高级语言表达式
  • expression $rax // 验证不通过
  • expression $rax = 1 // 验证不通过
  • expr unsigned int $foo = 5

• po 表达式

  • print 表达式
  • po/x $rax // 验证不通过
  • po (int)$rax // 验证不通过

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10-lldb常用指令(断点调试)

• thread step-over、 next、 n
  • 单步运行,把子函数当做整体-步执行(源码级别)
• thread step-in、step、 s
  • 单步运行,遇到子函数会进入子函数(源码级别)
• thread step inst over、 nexti、 ni
  • 单步运行,把子函数当做整体-步执行 (汇编级别)
• thread step-inst、 stepi、 si
  • 单步运行,遇到子函数会进入子函数(汇编级别)
• thread step-out、 finish
  • 直接执行完当前函数的所有代码,返回到上一个函数(遇到断点会卡住)

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11-规律

• 内存地址格式为: 0x4bdc(%rip) ,一般是全局变量 ,全局区(数据段)
• 内存地址格式为: -0x78(%rbp) , 一般是局部变量,栈空间
• 内存地址格式为: 0x10(%rax) , 一般是堆空间

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