计算机执行的是机器代码。机器代码翻译成可读形式就是汇编，也是逆向工程。 在我们使用gcc的时候实际上是生成了汇编的，只是过程被省略了，在学习的时候我们指定优化等级为 -Og
一些在c语言中被省略的细节在汇编语言中是可见的。
程序计数器: 在x86-64中用%rip表示，给出将要执行的下一条指令在内存中的位置整数寄存器包含16个命名的位置，分别存储64位的值。这些寄存器可以存放地址的值或者整数。有的寄存器用来保存一个临时的状态条件码寄存器保存着最近执行的算术或者逻辑指令的状态信息。用来实现控制流的变化一组向量寄存器可以存放一个或多个整型或浮点数值 让我们来看书上的关于汇编的一个例子 编写一个mstore.c文件。含有以下内容
long mult2(long, long);
void multstore(long x, long y, long *des) {
long t = mult2(x, y);
*des = t;
}
$gcc -Og -S mstore.c #生成汇编文件
$gcc -Og -c mstore.c #会生成二进制文件(.o)
生成一个.o文件和.s文件 查看.s文件中multstore的定义
里面每一行表示一条机器指令(除了一些伪指令) .o文件里面含有的都是二进制数据 要查看机器代码的内容，我们需要使用反汇编器。在linux里面可以使用objdump命令
$ objdump -d mstore.o
mstore.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <multstore>:
0: f3 0f 1e fa endbr64
4: 53 push %rbx
5: 48 89 d3 mov %rdx,%rbx
8: e8 00 00 00 00 callq d <multstore+0xd>
d: 48 89 03 mov %rax,(%rbx)
10: 5b pop %rbx
11: c3 retq
生成可执行文件还有一步很重要的就是链接。 假设我们有一个main.c文件，含有以下代码
#include <stdio.h>
void multstore(long, long, long *);
int main() {
long d;
multstore(2, 3, &d);
printf("2 * 3 ---> %ld\n", d);
return 0;
}
long mult2(long a, long b) {
long s = a * b;
return s;
}
我们可以用以下方式生成可执行文件prog
gcc -Og -o prog main.c mstore.c
然后反汇编器生成反汇编代码
$ objdump -d prog > prog.s
## 里面有这样一段，可以看到几乎和mstore.c反汇编出来是一样的
00000000000011d5 <multstore>:
11d5: f3 0f 1e fa endbr64
11d9: 53 push %rbx
11da: 48 89 d3 mov %rdx,%rbx
11dd: e8 e7 ff ff ff callq 11c9 <mult2>
11e2: 48 89 03 mov %rax,(%rbx)
11e5: 5b pop %rbx
11e6: c3 retq
11e7: 66 0f 1f 84 00 00 00 nopw 0x0(%rax,%rax,1)
11ee: 00 00
所有以.开头的行都是指导链接器和汇编器的伪指令。我们通常忽略这些字段。
数据格式
Intel用术语字表示16位数据类型。因此，称32位数为双字，称64位数为四字。
多数gcc生成的汇编代码都有一个字符的后缀表明操作数的大小。例如数据传输有四个变种:movb(传送字节)、movw(传送字)、movl(传送双字)、movq(传送四字)。l表示双字。汇编代码也使用后缀l表示四字节整数和八字节双精度浮点数，因为使用的指令不同，所以不会产生歧义。
16个通用寄存器
操作数指示符
数据传送指令
注意，第一个是源操作数，第二个是目的操作数
将较小的源值复制到较大的目的时有两种扩展方式，零扩展和符号扩展
零扩展是把多出来的位都用0填充，符号扩展则是用符号位填充 cltq指令没有操作数，总是以寄存器%eax作为源，%rax作为符号扩展的目的
数据传输示例
写这样一段代码
long exchange(long *xp, long y) {
long x = *xp;
*xp = y;
return x;
}
可以看到下面的汇编代码
0000000000000000 <exchange>:
0: f3 0f 1e fa endbr64
4: 48 8b 07 mov (%rdi),%rax
7: 48 89 37 mov %rsi,(%rdi)
a: c3 retq
压入和弹出栈数据
pushq %rbq 等同于
pop %rax 等价于
算术和逻辑操作
加载有效地址
加载有效地址指令leaq实际上是movq指令的变形。它的指令形式是从内存读数据到寄存器，实际上并没有引用内存。 让我们看书中的例子
long scale(long x, long y, long z)
{
long t = x + 4 * y + 12 * z;
return t;
}
反汇编后是
leaq指令能执行加法和有限的乘法
一元和二元操作
第二组的操作是一元操作。第三组是二元操作，第二个操作数既是源又是目的，当第二个操作数为内存地址时处理器必须从内存读出值。
移位操作
最后一组是移位操作，先给出移位量，然后第二项给出的是要移位的数。可以进行算术和逻辑右移。移位量可以是一个立即数，或者放在单字节寄存器%cl中。当%cl中的值为0xFF时，指令salb会移位7位，salw会移15位，sall会移31位，salq会移63位。 左移指令有两种: SAL和SHL。两者的效果是一样的，都是在右边填上0。右移指令则不同，SAR执行算术移位(填上符号位)，SHL执行逻辑移位(填上0)。移位操作的目的操作数可以是一个寄存器或是一个内存位置。
特殊的算术操作
imulq是补码乘法，mulq是无符号乘法。这两个操作计算128位乘积，两条指令要求一个参数必须在%rax中，而另外一个作为指令的源操作数给出。然后乘积存放在%rdx(高64位)和%rax(低64位)中，虽然imulq这个名字可以用于两个不同的乘法操作，但是汇编器能够通过计算操作数的数目，分辨出想用哪种指令。来看书中的例子
#include <inttypes.h>
typedef unsigned __int128 uint128_t;
void store_uprod(uint128_t *dest, uint64_t x, uint64_t y) {
*dest=x* (uint128_t) y;
}
我们再来看看如何实现除法
void remdiv(long x, long y, long *qp, long *rp) {
long q = x / y;
long r = x % y;
*qp = q;
*rp = r;
}
控制
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
条件码
除了整数寄存器以外。cpu还维护这一组单个位的条件码寄存器。它们描述了最近的算术或逻辑操作的属性。最常用的条件码是
如果计算t = a + b。那么下面的c表达式来设置条件码
访问条件码
条件码通常不会直接读取，常用的使用方法有三种: 1)根据条件码的某种组合将一个字设置为0或者1。2)可以条件跳转到程序的某个其他的部分。3)可以有条件的传送数据。对于第一种，我们称为SET指令
我们来看书上的一个例子
跳转指令
jmp是无条件跳转，其他的是根据比较结果跳转
用条件控制来实现条件分支
让我们来看一个例子
long lt_cnt = 0;
long ge_cnt = 0;
long absdiff_se(long x, long y)
{
long result;
if(x < y)
{
lt_cnt++;
result = y - x;
}
else
{
ge_cnt++;
result = x - y;
}
return result;
}
用条件传送来实现条件分支
传统的方法是通过使用控制的条件转移。当条件满足时，程序沿着一条执行路径执行，当条件不足时，就走另外一条路径。但是可能会非常低效。我们可以使用条件传送指令来实现，更加符合现代处理器的性能特性
今天的文章csapp阅读笔记(3)、程序的机器级表示和x86汇编语言分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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