最近網易云課堂開放了一節叫Linux內核分析的課程。一直對操作系統和計算機本質很感興趣，于是進去看了下，才第一堂課，老師就要求學生寫一篇關于課時1的博客作為作業。對于這種新穎的作業形式，筆者相當驚訝。好吧，作為任務，還是完成一下吧，剛好需要消化一下。本文將會按照要求，將一段C語言代碼編譯成匯編，并給予分析和自己的思考。

首先對會涉及到的一些CPU寄存器和匯編的基礎知識羅列一下：

●16位、32位、64位的CPU寄存器名稱有所不同，比如指令地址寄存器ip，在16位中叫ip，32位中叫eip，64位叫rip

●32位的匯編指令通常以l結尾，比如movl相當于mov的含義

●ebp : 堆棧基地址 寄存器，這個寄存器保存的是當前執行緒的棧底地址

●esp : 堆棧棧頂 寄存器，這個寄存器保存的是當前執行緒的棧頂地址

●eip : 指令地址 寄存器，這個寄存器保存的是指令所在的地址，CPU會不斷的根據eip所指向的指令去內存取指令并執行，并自行累加取下一條指令逐條執行。eip無法直接賦值，call、ret、jmp等指令可以起到修改eip的作用

●%用于直接尋址寄存器，$用于表示立即數。movl $8, %eax表示把立即數8存到eax中

●()用于內存間接尋址，比如movl $10, (%esp)表示將立即數10保存到esp所指向的內存地址中

●8(%ebp)表示先找到 ebp所指向的地址值+8后得到的地址

●棧地址值是向下增長的，即棧頂從高地址向低地址移動

準備工作

準備一段C代碼：

int g(int x)

{

return x+5;

}

int f(int x)

{

return g(x);

}

int main(void)

{

return f(10)+1;

}

使用實驗樓環境

編譯成匯編代碼

使用如下命令編譯上面的c代碼

gcc -S -o main.s main.c -m32

去掉不重要的部分后，得到：

匯編代碼結果為：

g:

pushl %ebp

movl %esp, %ebp

movl 8(%ebp), %eax

addl $5, %eax

popl %ebp

ret

f:

pushl %ebp

movl %esp, %ebp

subl $4, %esp

movl 8(%ebp), %eax

movl %eax, (%esp)

call g

leave

ret

main:

pushl %ebp

movl %esp, %ebp

subl $4, %esp

movl $10, (%esp)

call f

addl $1, %eax

leave

ret

分析

具體的逐步分析，這里就省了，老師課上講的很詳細了，這里主要是要進行思考和歸納。

首先，我們看到3個C函數對應生成了3個部分的匯編代碼，分別用函數名作為標號隔開了

int g(int x) -> g:

int f(int x) -> f:

int main(void) -> main:

我們知道程序是從main函數開始執行的，那么當程序被加載并運行時，上面的匯編代碼會被加載到內存的某一個區域。而且，CPU中的很多寄存器都會初始化，當然其中最重要的是eip，因為eip是指向下一條將要執行的命令所在的內存地址，所以此時的eip應該指向main標號下的pushl %ebp：

main:

eip -> ?pushl %ebp

程序開始執行…

我們捆綁著看，首先先看這兩條：

pushl %ebp

movl %esp, %ebp

再觀察一下整個代碼，有沒有發現不僅僅是main函數，函數f和g的開頭也是這兩個指令。分析一下，不難得出，這兩條指令是指將當前棧基地址壓棧后，重新將基地址定位到棧頂，這個含義其實是保存好當前的基地址，重新開始一個新的棧。由于函數可以調函數，這里的當前基地址，實際上是上一個函數的?；刂?。例如，在f函數中的這兩句指令，實際上保存的是main函數的?；刂贰?/p>

接著來分析兩句：

subl $4, %esp

movl $10, (%esp)

對照C代碼不難發現，這是參數進棧，將立即數10，保存到棧頂(esp所指向的內存地址是棧頂)。而在f函數中也可以發現類似的語句：

subl $4, %esp

movl 8(%ebp), %eax

movl %eax, (%esp)

所以，我們可以得出結論是，在調用函數前需要把參數逐個壓棧，而壓棧的順序根據筆者的測試是從右向左的。

接著調用call指令，跳轉到f函數，我們知道call指令等同于下面的偽代碼：

pushl %eip+1

movl %eip f

即把call指令的后一條指令進棧后，將eip賦值為目標函數的第一個指令地址。這樣做顯而易見：當所調用的函數結束后，需要返回當前函數繼續執行，所以必須要保存下一條指令，否則回來的時候就找不到了。

來到f函數，首先是保存main函數的棧基地址，然后需要調用g函數，于是需要參數先進棧：

subl $4, %esp

movl 8(%ebp), %eax

movl %eax, (%esp)

這里重點思考一下，f函數是如何獲得main函數傳遞過來的參數的，我們看到

movl 8(%ebp), %eaxmovl 8(%ebp), %eax

為什么參數是從8(%ebp)中獲得的呢？我們知道8(%ebp)表示的是以ebp為基準向棧底回溯8個字節得到，為什么是8個字節呢？

回想一下，在main函數中完成了參數進棧后做了兩件事情：

1.由于call f指令的作用，call f下一條指令的地址被壓棧了，這占用率4個字節

2.進入f函數后，立即將main函數的?；刂愤M棧了，而且將ebp靠向了棧頂esp，這又占用了4個字節

于是通過8(%ebp)可以找到前一個函數的第一個整型參數的值。

一張圖告訴你怎么回事：

看過了進入函數，調用函數的過程，再看一下函數是如何退出的。觀察main和f不難發現，退出函數使用的是如下指令

leave

ret

leave指令相當于如下指令：

movl %ebp, %esp

popl %ebp

●第一條語句是將esp重置到ebp，可以理解為清空當前函數所使用的棧

●第二條語句是將棧頂值賦值給ebp，并彈出，棧頂值是什么呢？通過上面的分析不難發現，此時的棧頂值實際上是前一個函數的棧基地址，所以第二條語句的意思就是把ebp恢復到前一個函數的?；刂?/p>

接著ret就是相當于，恢復指令指向：

popl %eip為什么g函數沒有leave呢？因為g函數內部沒有任何的變量聲明和函數調用棧一直都是空的，所以編譯器優化了指令

總結

最后，通過這個例子，總結一下函數調用的過程：

進入函數：

當前棧基地址壓棧(當前?；刂穼嶋H上是前一個函數的?；刂?

調用其他函數：

1.參數從右到左進棧

2.下一條指令地址進棧

退出函數：

1.棧頂esp歸位，回到本函數的ebp

2.基地址回退到上一個函數的基地址

3.eip退回到上一個函數即將要執行的那條語句的地址上

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來自：P_Chou Tech Space，作者：周平

鏈接：http://www.pchou.info/c-cpp/2015/03/03/c-and-asm.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的算法 | 一段C语言和汇编的对应分析，揭示函数调用的本质的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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