C语言基础（一）

精通细节是理解更深和更基本概念的先决条件。有人说：“我理解了一般规则，不愿劳神去学习细节！”他们实际上是在自欺欺人。

对于严谨的程序员来说，能够阅读和理解汇编代码仍是一项很重要的技能。通过阅读这些汇编代码，我们能够理解编译器的优化能力，并分析代码中隐含的低效率。

在C语言程序中嵌入汇编代码的方法：1）整个函数都用汇编代码来写，然后在链接阶段与C语言函数结合起来；2）在C语言程序中直接利用GCC对嵌入汇编代码的支持。

一、程序编码
指令：gcc -O1 code.c -S
-O1告诉编译器使用第一级优化；-S产生汇编代码code.s
指令：gcc -O1 code.c -c 
-c编译并汇编代码，产生目标代码文件code.o
指令：objdump -d code.o
-d使用反汇编器(disassembler)产生反汇编代码, OBJDUMP（表示object dump）。
指令：gcc -O1 code.o main.c -o prog
产生可执行文件prog
汇编文件中有用以‘.’开头都是指导汇编器和链接器的命令。
命令：gcc -O1 -S -masm=intel code.c
gcc默认为ATT格式，上命令得到Intel格式代码。
ATT与Intel汇编代码格式有较大的差别。需要注意的是它们在带有多个操作数的指令情况下，列出操作数的顺序相反（ATT自左向右，Intel[b]自右向左）。[/b]

int simple(int *xp, int y)
{
int t = *xp + y;
*xp = t;
return t;
}

Assembly code for simple in ATT format
simple:
pushl  %ebp             Save frame pointer
movl   %esp, %ebp       Create new frame pointer
movl   8(%ebp), %edx    Retrieve xp
movl   12(%ebp), %eax   Retrieve y
addl   (%edx), %eax     Add *xp to get t
movl   %eax, (%edx)     Store t at xp
popl   %ebp             Restore frame pointer
ret                     Return

Assembly code for simple in Intel format
simple:
push   ebp
mov    ebp, esp
mov    edx, DWORD PTR [ebp+8]
mov    eax, DWORD PTR [ebp+12]
add    eax, DWORD PTR [edx]
mov    DWORD PTR [edx], eax
pop    ebp
ret

二、机器级代码

机器级编程的两种抽象：1）机器级程序的格式和行为，定义了指令集体系结构（Instruction set architecture， ISA），它定义了处理器状态、指令的格式，以及每条指令对状态的影响。2）机器级程序使用的存储器地址是虚拟地址，提供的存储器模型看上去是一个非常大的字节数组。

IA32机器代码
1）程序计数器（program counter）：（通常称为PC，用%eip表示）指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
2）整数寄存器文件（integer register file）：用于记录某些程序状态或保存一些临时数据。
3）一组浮点寄存器（float register）。
4）条件码寄存器（condition code registers）：保存着最近执行的算术或逻辑指令的状态信息。

 


大多数指令有个一或多个操作数（operand），指示出执行一个操作中要引用的源数据值，以及放置结果的目标位置。操作数类型：1）立即数（immediate），也就是常量值；2）寄存器（register）；3）储存器引用（memory reference），它会根据计算出来的地址（通常称为有效地址（effective address））访问某个存储器位置。

（一）有多种不同的寻址模式，允许不同形式的存储器引用。最常用的形式为Imm(Eb, Ei, s)：一个立即数偏移Imm，一个基址寄存器Eb，一个变址寄存器Ei和一个比例因子S，这里S必须是1、2、4或8。然后，有效地址被计算为Imm + R[Eb] + R[Ei] . S。(here are many different addressing modes
allowing different forms of memory references. The most general form is shown at the bottom of the table with syntax Imm(Eb,Ei,s). Such a reference has four components:an immediate offset Imm, a base register Eb, an index register Ei, and a scale factor
s, where s must be 1, 2, 4, or 8. The effective address is then computed As Imm+R[Eb]+R[Ei].s.)



参考：《深入理解计算机系统》