实例剖析一个C程序的运作原理

汇编 Linux

文章注明：干宇航 + 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

实验环境：Windows10 下Virtual Box Linux 64bit(Ubuntu 15.10) + putty
实验环境截图：

C代码

int g(int x)
{
  return x + 12;
}
int f(int x)
{
  return g(x);
}
int main(void)
{
  return f(6) + 5;
}

然后创建main.c

然后通过如下选项编译，

gcc –S –o main.s main.c -m32

得到main.s,并精简代码，得到。

g:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    8(%ebp), %eax
    addl    $12, %eax
	popl	%ebp
	ret
f:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	pushl	8(%ebp)
	call	g
	addl	$4, %esp
    leave
    ret
main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   $6
	call	f
	addl	$4, %esp
    addl    $5, %eax
    leave
    ret

下面来分析这段汇编代码的工作过程中堆栈的变化
在分析的过程中，用这张图描述堆栈，每个一个单位之间相差8字节。

C语言，当然是先执行main函数喵：

main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   $6
	call	f
	addl	$4, %esp
    addl    $5, %eax
    leave
    ret

pushl %ebp 压栈操作，这里pushl %ebp相当于做了两步
subl $4,%esp(esp(栈底指向1))和movl %ebp,(%esp)（esp所指向的内存单元存入ebp的地址）
于是，栈变成了这个样子，

movl %esp, %ebp将ebp指向esp

pushl $6
esp压栈，并存储一个立即数6

call f 相当于 pushl %eip*和 movl f ,%eip*
eip是指令寄存器，则将指令寄存器eip压入下一个内存单元，并将eip指向f

我们来看向f

f:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    pushl   8(%ebp)
    call    g
    addl    $4, %esp
    leave
    ret

依然是压栈，并将ebp指向esp

    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp

pushl 8(%ebp)变址寻址，将6存入esp中。这相当于函数的传值功能，将main函数内的6传到f函数中。

call    g

将指令寄存器eip压入下一个内存单元，并将eip指向g

g:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    8(%ebp), %eax
    addl    $12, %eax
    popl    %ebp
    ret

    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp

依然压栈，esp中存入ebp的地址，ebp再指向esp，

movl    8(%ebp), %eax
addl    $12, %eax

将5所指向的内存单元中的数值6（变址寻址）赋值给变量eax（函数传值）

notes：函数值得返回值默认使用eax寄存器存储返回给上一级函数

然后eax中的值加上12。
eax = 12+6=18

然后popl %ebp 相当于 movl (%esp),%ebp(把esp中存储先前ebp的值传给ebp，意思是说ebp重新指向4,)和addl $4,%esp(esp指向上一个内存单元)

g函数的最后return了
ret
这步相当于pop %eip*,也就是movl (%esp),%eip(eip指向f了现在，就是call g之后的语句)和addl $4,%esp

addl $4,%esp出栈

leave相当于 movl %ebp,%esp(esp指向ebp)并popl %ebp(ebp 指向1，esp指向3)

ret
eip指向main函数中call f之后的语句，esp指向2

    addl    $4, %esp
	addl	$5, %eax
    leave
    ret

addl $4, %espesp 指向1,addl $5, %eaxeax的值加上5，现在是23.
leave，esp指向ebp，都是1，然后popl,都指向0

ret可能后面还有栈。

总结，看着这张动图，整个指令流过程了然于胸。