朱宇軻 + 原創作品轉載請注明出處 + 《Linux內核分析》MOOC課程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000
/*-------------------------------------以下內容是課堂筆記，咿呀咿呀呦！------------------------------------------*/
本課主要對計算機的運行原理和匯編語言進行了簡單的介紹。
馮若依曼體系結構即存儲程序計算機，也就是將程序寫在內存中，由CPU通過總線從內存中讀取一條條程序，根據程序的內容執行具體的步驟。
如圖所示
CPU在讀取指令時，通過寄存器IP來指向下一條指令（如果是32位系統，則為EIP）
CPU的寄存器分為通用寄存器、段寄存器、狀態寄存器
四種尋址方式：
movl %eax,%edx edx=eax 寄存器尋址
movl $0x123,%edx edx=0x123 立即尋址
movl 0x123,%edx edx=*(int32_t*)0x123 直接尋址
movl (%ebx),%edx edx=*(int32_t*)ebx 間接尋址
movl 4(%ebx),%edx edx=*(int32_t*)(ebx+4) 變址尋址
了解pushl、popl、call 0x12345、ret命令
注意:IP寄存器一般不能隨便修改，只能通過call、ret等命令更改！
函數的返回值默認使用EAX寄存器存儲返回給上一級函數
/*-------------------------以下內容是實驗分析，咿呀咿呀呦！------------------------------------------*/
首先寫下這么一段C程序：
1 //linux.c 2 int g(x) 3 { 4 return x+3; 5 } 6 int f(x) 7 { 8 return g(x); 9 } 10 int main() 11 { 12 return f(10)+1; 13 }
在Linux的環境中輸入如下指令：
gcc –S –o linux.s linux.c -m32
然后打開linux.s，就可以看到我們匯編后的代碼（直接上截圖了）
將里面以“.”開頭的行去掉（這是為鏈接用的），得到匯編后的代碼：
1 g: 2 pushl %ebp 3 movl %esp, %ebp 4 movl 8(%ebp), %eax 5 addl $3, %eax 6 popl %ebp 7 ret 8 f: 9 pushl %ebp 10 movl %esp, %ebp 11 subl $4, %esp 12 movl 8(%ebp), %eax 13 movl %eax, (%esp) 14 call g 15 leave 16 ret 17 main: 18 pushl %ebp 19 movl %esp, %ebp 20 subl $4, %esp 21 movl $10, (%esp) 22 call f 23 addl $1, %eax 24 leave 25 ret
接下來我們來分析一下改程序具體的流程。
程序一開始，CPU的IP寄存器指向匯編代碼的第18行，假設堆棧在內存中的地址分別為0,1,2,3……堆棧基指針寄存器（EBP）和堆棧頂指針寄存器（ESP）均指向堆棧段0處。
第18~21行首先為main函數開辟新的內存區域，之后將傳的參數10入棧，此時堆棧段如下所示：
然后程序調用call 函數，將IP入棧，IP指向代碼第9行f處。
在f函數的代碼處，首先為f函數開辟新的內存區域，接着將傳入的參數10賦值給EAX，並將EAX入棧，此時堆棧段內存如下圖：
程序在此調用call進入g函數。在g函數中，同樣先是開辟內存空間，然后將參數傳給EAX，並將EAX的值加上3。
之后將EBP出棧，並調用ret命令。此時IP重新指向f函數call之后的命令，堆棧內存的情況如下：
之后就是不斷的調用leave與ret命令，跳出當前的內存區域，回到上一級函數的內存區域中，並將EAX的值加3，直到跳出main函數，至此程序結束。
從上面的分析中，我覺得可以歸納出以下幾點：
1.計算機的運行流程確是遵循馮諾依曼框架，CPU將內存中的代碼和數據讀取到自己的寄存器中，再根據一條條命令調用寄存器進行進一步的操作。
2.在進入每一個程序之前，CPU都會將上一級的EIP和EBP壓棧，相當於為新的函數重新開辟了一段新的內存空間，直到退出函數的時候才將它們出棧。與此同時，將函數的返回值保存在EAX中。
3.CPU的各個寄存器都有不同的分工，如EIP指向要執行的代碼，EAX存儲返回值等。它們貫穿於整個程序執行流程，自己寫程序時一般不要輕易改動。