C程序汇编运行模式简析

王朝学院·作者佚名 2016-05-26

C程序汇编运行模式简析SJTUBEAR 原创作品转载请注明出处 /《linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

1. 汇编在修习LINUX内核这门课的初始阶段，首先需要掌握的就是汇编以及汇编程序对于堆栈的操作。

下面我们就来分析一下一个简单地C程序是如何被汇编程序所表达的！

2. 得到汇编代码首先，我们写一个简单地C程序，命名为exp1.c:

1 #include <stdio.h> 2 3 int g(int x) 4 { 5 return x+3; 6 } 7 8 int f(x) 9 {10 return g(x);11 }12 13 int main()14 {15 return f(8)+1; 16 }

程序非常的简单，我们此时再通过编译指令将其编译为汇编程序：

1 gcc –S –o main.s main.c -m32

这样我们就得到了这个简单C程序的汇编代码：

1 .file "exp1.c" 2 .text 3 .globl g 4 .type g, @function 5 g: 6 .LFB0: 7 .cfi_startPRoc 8 pushl %ebp 9 .cfi_def_cfa_offset 810 .cfi_offset 5, -811 movl %esp, %ebp12 .cfi_def_cfa_register 513 movl 8(%ebp), %eax14 addl $3, %eax15 popl %ebp16 .cfi_def_cfa 4, 417 .cfi_restore 518 ret19 .cfi_endproc20 .LFE0:21 .size g, .-g22 .globl f23 .type f, @function24 f:25 .LFB1:26 .cfi_startproc27 pushl %ebp28 .cfi_def_cfa_offset 829 .cfi_offset 5, -830 movl %esp, %ebp31 .cfi_def_cfa_register 532 subl $4, %esp33 movl 8(%ebp), %eax34 movl %eax, (%esp)35 call g36 leave37 .cfi_restore 538 .cfi_def_cfa 4, 439 ret40 .cfi_endproc41 .LFE1:42 .size f, .-f43 .globl main44 .type main, @function45 main:46 .LFB2:47 .cfi_startproc48 pushl %ebp49 .cfi_def_cfa_offset 850 .cfi_offset 5, -851 movl %esp, %ebp52 .cfi_def_cfa_register 553 subl $4, %esp54 movl $8, (%esp)55 call f56 addl $1, %eax57 leave58 .cfi_restore 559 .cfi_def_cfa 4, 460 ret61 .cfi_endproc62 .LFE2:63 .size main, .-main64 .ident "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 4.6.3"65 .section .note.GNU-stack,"",@progbits

3.汇编代码分析汇编出的代码，多了很多辅助信息，为了能够更好地看清主干，我们删减一下：

1 g: 2 pushl %ebp //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中 3 movl %esp, %ebp //构建当前函数堆栈 4 movl 8(%ebp), %eax //从父函数堆栈中取得参数，存入ax寄存器 5 addl $3, %eax //完成+3操作 6 popl %ebp //恢复原父函数堆栈 7 ret //pop出原Eip地址，恢复执行 8 f: 9 pushl %ebp //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中10 movl %esp, %ebp //构建当前函数堆栈11 subl $4, %esp //栈顶加一，用以储存变量传递给g函数12 movl 8(%ebp), %eax //取得参数13 movl %eax, (%esp) //将参数传入变量位置14 call g //调用g15 leave //清楚局部变量空间16 ret //返回17 main:18 pushl %ebp19 movl %esp, %ebp20 subl $4, %esp //空出局部变量空间21 movl $8, (%esp) //为变量赋值22 call f //调用f23 addl $1, %eax //完成+1操作24 leave //清理局部变量25 ret //返回

我们对f函数进行详细的分析：

1. 首先进行enter指令：

此时，ebp当前所指向的位置存入栈顶，并且将ebp重定向指向esp：

2.栈顶加一并存入变量值：

3.调用g

4.从g返回后，返回值储存在AX寄存器中，不用操作，调用leave，清理变量

5.最后ret，同时EIP被读出恢复到原位置继续执行，返回值在AX中传递给调用函数

3.个人的一点感悟：程序的调用就是这样嵌套的执行下去，每个函数都有自己的堆栈用以储存当前变量以及环境值，并通过将父函数的EBP放入栈底用以恢复环境。

同时EIP存入父栈栈顶，便于恢复到原节点处继续执行。

这样，就可以有规律的一直嵌套下去。

如果使用递归函数，就是一个码堆栈的过程，知道最顶部的堆栈返回，函数就像多米诺骨牌一样收回所有的堆栈。

这也是递归函数占用空间比较多的原因之一。如果没有很好地退出机制，有可能内存溢出。