计算机是如何解读高级语言的

大家都知道，C语言是一种应用非常广泛的高级语言，而且标准的C语言程序可以在很多电脑平台上进行编译，但是大家是否知道计算机是怎么解读C语言的呢？
下面我通过一个小小的例子来为大家分析一下：首先是编写一段简单的C语言程序，如下图所示：


然后我们把它反编译成汇编语言，因为汇编语言是最接近机器语言的，如图：


接下来我们通过这段汇编语言来分析这段C语言是怎么运行的：

g:

1 pushl %ebp //寄存器esp由地址1976开始-4，再将寄存器ebp的内容放入esp；

2 movl %esp, %ebp ///将esp的值放入ebp中，即让ebp=1972；

3 movl 8(%ebp), %eax //将ebp+8=1980中的内容放入寄存器eax中，即eax=9；

4 addl $5, %eax //将当前寄存器eax中的内容+5，即eax=14；

5 popl %ebp //将当前esp中的内容存到寄存器ebp中，即ebp=1984，esp+4=1976;

6 ret //相当于popl %eip，将当前esp的内容存到eip，即eip=13，跳转到地址13；

f:

7 pushl %ebp //寄存器esp由地址1980开始-4，再将寄存器ebp的内容放入esp；

8 movl %esp, %ebp //将esp的值放入ebp中，即让ebp=1984；

9 subl $4,%esp // esp再-4，即esp=1980；

10 movl 8(%ebp),%eax //将ebp+8=1992中的内容放入寄存器eax中，即eax=9；

11 movl %eax,(%esp) //将eax中的内容9存入当前esp中；

12 call g //可以理解为pushl %eip; movl $g, %eip，即将当前寄存器eip的值13入栈，将g函数所在的地址1存入eip寄存器中，然后跳转到g函数；

13 leave //相当于movl %ebp,%esp；popl %ebp；将ebp的内容存到esp中，即esp=1984，再将当前esp中的内容存到寄存器ebp中，即ebp=1996，esp+4=1988；

14 ret //将当前esp的内容存到eip，即eip=20，跳转到地址20；

main:

15 pushl %ebp //寄存器esp由栈底2000开始-4，再将寄存器ebp的内容放入esp；

16 movl %esp, %ebp //将esp的值放入ebp中，即让ebp=1996；

17 subl $4,%esp //esp再-4，即esp=1992；

18 movl $9, (%esp) //将9存入esp中，即栈地址1992中存入9；

19 call f //可以理解为pushl %eip; movl $f, %eip，即将当前寄存器eip的值20入栈，将f函数所在的地址7存入eip寄存器中，然后跳转到f函数；

20 addl $3, %eax //将当前寄存器eax中的内容+3，即eax=17；

21 leave //将ebp的内容存到esp中，清空堆栈；

22 ret

又因为X86是满递减堆栈，所以堆栈的工作方式是先往低地址增长，再进行操作，首先从main函数开始分析，见函数注释；堆栈的变化见下表1-1：



实验总结：

由于汇编语言是最接近机器语言的，所以高级语言需要通过编译器编译成汇编语言，然后再由计算机翻译成机器语言开始运行操作的。而程序的执行都是通过一些寄存器与存储器进行交互操作完成的。上面的例子就是一个很好的说明

作者：叶涛

《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000