3.2程序编码
unix> gcc -01 -o p p1.c p2.c
-o用于指定输出(out)文件名。
-01,-02 告诉编译器使用第一级或第二级优化
3.2.1机器级代码
机器级编程两种重要的抽象：
1.ISA（指令集体系结构）：机器级程序的格式和行为，叙述成按顺序执行，一条指令结束后，下一条再开始。
2.机器级程序使用的储存器地址是虚拟地址，提供的储存器模型看上去是一个非常大的字节数组。
IA32：
1.程序计数器
2.整数寄存器文件
3.条件码寄存器保存着最近执行的算术或逻辑指令的状态信息。
4.一组浮点寄存器存放浮点数据。
3.2.2代码示例
gcc -S -o code.s code.c产生一个汇编文件code.svim code.s
objdump -d xxx.xx使用反汇编器查看目标代码文件的内容。
机器代码和它的反汇编表示的一些特性：
1.IA32指令长度从1到15个字节不等
2.设计指令格式的方式是，从某个给定位置开始，可以将字节唯一的解码成机器指令
3.反汇编器只是基于机器代码文件中的字节序列来确定汇编代码，不需要访问程序的源代码或汇编代码
4.反汇编器使用的指令命名规则与GCC生成的汇编代码使用的有些差别
3.3数据格式
8 位：字节
16位：字
32位：双字
64位：四字
16位的机器体系结构，Intel用术语"字(word)"表示16位数据类型。
32位机器体系结构是从16位扩展过来，因此称32位数为“双字（double words）”，称64位数为“四字（quad words）”。
大部分指令都是针对字节和双字操作的。
C声明 Intel数据类型 GAS后缀 大小（字节）
char 字节（byte） b 1
short 字（word） w 2
int 双字（double words） l 4
unsigned 双字（double words） l 4
long int 双字（double words） l 4
unsigned long 双字（double words） l 4
char * 双字（double words） l 4
float 单精度（signal） s 4
double 双精度（double） l 8
long double 扩展精度 t 10/12
GAS中的每个操作指令都有一个字符后缀，用于表明操作数的大小。例如，mov有三种形式: movb（传送字节）、movw（传送字）、movl（传送双字）。其中float的后缀也是l，这不会与整数的混淆，因为浮点数使用的一组完全不同的指令和寄存器（浮点数寄存器）。
3.4访问信息
在IA32*处理单元(CPU)中，包含了8个32位整数寄存器。在每个32位寄存器的名字前面都会有一个%e，在这里可以把e理解成extended(扩展的)，因为早期的8086寄存器是16位，所以加e之后就变成32位的了。
3.4.1操作数指示符
操作数指示符包括立即数，寄存器，存储器。
|
类型 |
格式 |
操作数值 |
名称 |
|
立即数 |
$Imm |
Imm |
立即数寻址 |
|
寄存器 |
Ea |
R[Ea] |
寄存器寻址 |
|
存储器 |
Imm |
M[Imm] |
绝对寻址 |
|
存储器 |
(Ea) |
M[R[Ea]] |
间接寻址 |
|
存储器 |
Imm(Eb) |
M[Imm + R[Eb]] |
（基址+偏移量）寻址 |
|
存储器 |
(Eb, Ei) |
M[R[Eb] + R[Ei]] |
变址寻址 |
|
存储器 |
Imm(Eb, Ei) |
M[Imm + R[Eb] + R[Ei]] |
变址寻址 |
|
存储器 |
(, Ei, s) |
M[R[Ei] * s] |
比例变址寻址 |
|
存储器 |
Imm(, Ei, s) |
M[Imm + R[Ei] * s] |
比例变址寻址 |
|
存储器 |
(Eb, Ei, s) |
M[R[Eb] + R[Ei]*s] |
比例变址寻址 |
|
寄存器 |
Imm (Eb, Ei, s) |
M[Imm + R[Eb] + R[Ei]*s] |
比例变址寻址 |
3.4.2数据传送指令
将数据从一个位置复制到另一个位置的指令是最频繁使用的指令
传送指令MOV
MOV reg/mem,imm ；立即数送寄存器或是存储器
MOV reg/mem/seg,reg ；寄存器送寄存器（包括段寄存器）或贮存
MOV reg/seg,mem ；主存送寄存器（包括段寄存器）
MOV reg/mem,seg ；段寄存器送主存或寄存器
特别说明：（1）立即数传送至通用寄存器（不包括段寄存器）或存储单元
（2）IA32的限制：两个操作数都不能指向存储器。
3.5算术和逻辑操作
3.5.1加载有效地址 3.5.2一元和二元操作 3.5.3移位操作
加载有效地址指令leal 实际上是movl指令的变形，它的指令形式是从储存器读数据到寄存器，但实际上它没用引用储存器。
一元操作
只有一个操作数，既是源又是目的，可以是一个寄存器，或者存储器位置。
二元操作
操作数既是源又是目的
·第一个操作数可以是立即数、寄存器或者存储器位置 第二个操作数可以是寄存器或者存储器位置 但是不能同时是存储器位置。
移位操作
SAL 算术左移
SHL 逻辑左移
SAR 算术右移（补符号位）
SHR 逻辑右移（补0）
3.5.5特殊的算术操作
imull双操作数，从两个32位操作数产生一个32位的乘积。
mull无符号数乘法
要求一个参数必须在寄存器%eax中，另一个作为指令的源操作数给出。乘积的高32位在%edx中，低32位在%eax中。
idivl
有符号除法
操作数将DX:AX中的64位数作为被除数，操作数中为除数，结果商在AX中，余数在DX中。
divl无符号除法通常会事先设定寄存器%edx为0.
3.6控制
3.6.1条件码
条件语句、循环语句和分支语句，要求有条件的进行，根据数据测试的结果来决定操作执行的顺序。机器代码提供两种基本的低级机制来实现有条件的行为：测试数据值，然后根据测试的结果来改变控制流或者数据流
控制指令-条件码
CPU维护着一组单个位的条件码寄存器，他们描述了最近的算术或者逻辑操作的属性。可以检测这些寄存器来执行条件分支指令
最常用的条件码：
CF：进位标志。最近的操作使最高位产生了进位。可以用来检查无符号操作数的溢出
ZF：零标志。最近的操作得出的结果为0.
SF：符号标志。最经的操作得到的结果为负数。
OF：溢出标志。最近的操作导致一个补码溢出——正溢出或者负溢出
比较和测试指令
有两类指令只设置条件码而不改变任何其他寄存器。
CMP指令根据两个操作数之间的差来设置条件码。
TEST指令的行为同and一样。典型的用法是，testl %eax，%eax用来检查%eax是负数、零还是正数
3.6.2访问条件码
三种方法
1.根据条件码的某个组合，将一个字节设置为0或者1
2.可以条件跳转到程序的某个其他的部分
3.可以有条件地传送数据
3.6.3、跳转指令及其编码
jump分为直接跳转和间接跳转
直接跳转：后面跟标号作为跳转目标
间接跳转：*后面跟一个操作数指示符
3.6.4翻译条件分支
将条件表达式和语句从c语言翻译成机器语言，最常用的方式就是结合有条件和无条件跳转。
无条件跳转：例如 goto。书上的例子就是把if-else语句翻译成了goto形式，然后再由这个形式翻译成汇编语言。
3.6.5循环
1.Do-while循环
源代码
do{
body-statement
}while(test-expr)
翻译成汇编的伪代码
loop:
body-statement;
t = test-expr;
if(t)
goto loop;
2.While循环
源代码
while(test-expr)
body-statement
翻译成汇编的伪代码
t = test-expr;
if(!t)
goto done;
loop:
body-statement;
t = test-expr;
if(t)
goto loop;
done:
For循环
源代码：
for(init-expr;
test-expr;
update-expr)
body-statement;
翻译成汇编的伪代码：
init-expr;
t = test-expr;
if(!t)
goto done;
loop:
body-statement;
update-expr;
t = test-expr;
if(t)
goto loop;
done:
switch语句
根据一个整数索引值进行多重分支，执行switch语句的关键步骤是通过跳转表来访问代码位置，使结构更加高效。
3.7过程
数据传递、局部变量的分配和释放通过操纵程序栈来实现。
3.7.1栈帧结构
· 为单个过程分配的栈叫做栈帧，寄存器%ebp为帧指针，而寄存器指针%esp为栈指针，程序执行时栈指针移动，大多数信息的访问都是相对于帧指针。
· 栈向低地址方向增长，而栈指针%esp指向栈顶元素。
3.7.2转移控制
call：目标是指明被调用过程起始的指令地址，效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。
ret：从栈中弹出地址，并跳转到这个位置。
函数返回值存在%eax中
3.7.3寄存器使用惯例
程序寄存器是唯一能被所有过程共享的资源，调用者保存寄存器 和 被调用者保存寄存器是分开的，对于哪一个寄存器保存函数调用过程中的返回值要有统一的约定。
3.11使用GDB调试器
|
命令 |
参数含义 |
说明 |
|
display |
设置自动显示列表，不带参数时显示列表中所有表达式 |
|
|
delete display dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
删除自动显示列表 |
|
disable dislay dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
禁用自动显示列表 |
|
enable display dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
使用自动显示列表 |
|
info display |
显示自动显示列表中的表达式 |
|
|
show convenience |
显示快捷变量 |
|
|
macro expand expression |
包含宏定义的表达式 |
将表达式宏展示 |
|
info macro macroname |
宏定义的名字 |
查看宏定义的信息 |
|
generatre-core file |
产生转储文件 |
|
|
backtrace |
n 最内层的n个函数栈帧 -n 最外层n个函数栈帧 |
栈帧回溯 |
|
frame |
栈帧号或者内存地址 |
选定栈帧，不带参数时显示栈帧简要信息 |
|
up |
栈帧号 |
选定栈帧上移 |
|
down |
栈帧号 |
选定栈帧下移 |
|
info frame |
显示栈帧详细信息 |
|
|
info agrs |
显示当前选定栈帧的函数参数 |
|
|
info locals |
显示当前选定栈帧中的所有局部变量 |
|
|
set variable expr |
赋值表达式 |
给变量赋值或者修改变量的值 |
|
|
赋值表达式 |
给变量赋值或者修改变量的值 |
|
jump |
使程序从另外的地址开始执行 |
|
|
signal sig |
信号值或者信号和名称 |
向被调试程序发送信号 |
|
call expr |
包含函数调用的表达式 |
调用函数 |
|
print expr |
包含函数调用的表达式 |
调用函数 |
|
list |
函数名 行号 地址 偏移等 |
列出程序源码 |
|
set listsize count |
设置 list默认显示的行数 |
|
|
disassemble |
反汇编被调试程序 |
|
|
set disassembly-flavor instruction-set |
设置反汇编格式 |
|
命令 |
参数含义 |
说明 |
|
display |
设置自动显示列表，不带参数时显示列表中所有表达式 |
|
|
delete display dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
删除自动显示列表 |
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disable dislay dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
禁用自动显示列表 |
|
enable display dnums….. |
自动显示列表的ID号 |
使用自动显示列表 |
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info display |
显示自动显示列表中的表达式 |
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show convenience |
显示快捷变量 |
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macro expand expression |
包含宏定义的表达式 |
将表达式宏展示 |
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info macro macroname |
宏定义的名字 |
查看宏定义的信息 |
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generatre-core file |
产生转储文件 |
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backtrace |
n 最内层的n个函数栈帧 -n 最外层n个函数栈帧 |
栈帧回溯 |
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frame |
栈帧号或者内存地址 |
选定栈帧，不带参数时显示栈帧简要信息 |
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up |
栈帧号 |
选定栈帧上移 |
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down |
栈帧号 |
选定栈帧下移 |
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info frame |
显示栈帧详细信息 |
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info agrs |
显示当前选定栈帧的函数参数 |
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info locals |
显示当前选定栈帧中的所有局部变量 |
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set variable expr |
赋值表达式 |
给变量赋值或者修改变量的值 |
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|
赋值表达式 |
给变量赋值或者修改变量的值 |
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jump |
使程序从另外的地址开始执行 |
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signal sig |
信号值或者信号和名称 |
向被调试程序发送信号 |
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call expr |
包含函数调用的表达式 |
调用函数 |
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print expr |
包含函数调用的表达式 |
调用函数 |
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list |
函数名 行号 地址 偏移等 |
列出程序源码 |
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set listsize count |
设置 list默认显示的行数 |
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disassemble |
反汇编被调试程序 |
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set disassembly-flavor instruction-set |
设置反汇编格式 |
实验楼实验五
要求
使用gcc –S –o main.s main.c -m32
命令编译成汇编代码，如下代码中的数字和函数名请自行修改以防与他人雷同
int g(int x){return x + 3;}int f(int x){return g(x);}int main(void){return f(8) + 1;}
1.删除gcc产生代码中以"."开头的编译器指令，针对每条指令画出相应栈帧的情况
2.（选做）使用gdb的bt/frame/up/down 指令动态查看调用栈帧的情况
实验结果
2.
参考资料：
http://blog.csdn.net/21cnbao/article/details/7385161
http://blog.csdn.net/nabila/article/details/7786428