理解计算机的工作方式——通过汇编一个简单的C程序并分析汇编代码

Author： 翁超平

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本文通过汇编一个简单的C程序，并分析汇编代码，来理解计算机是如何工作的。整个过程都在实验楼上完成，感兴趣的读者可以通过上面给出的课程链接自行动手学习。以下是实验过程和结果。

一、操作步骤

1、首先在通过vim程序建立main.c文件。代码如下：

图1

2、使用如下命令将main.c编译成汇编代码，并保存在main.s文件中。由于实验楼的环境使用的是64位Linux系统中，所以命令中使用-m32选项表示将结果汇编为32位系统兼容的代码。汇编结果如下：

gcc –S –o main.s main.c -m32

图2

3、删除无关代码，得到汇编程序如下。下面开始分析。

图3

二、结果分析

我们从程序入口mian函数开始分析计算机的执行过程，以及堆栈的变化行为。假设ebp和esp寄存器的初始值均为100，初始状态如下图所示。

接下来我们以截图方式说明代码执行过程和堆栈、寄存器的变化，每幅截图的右侧都标注了当前执行的代码

三、实验总结

从上述程序执行过程的详细分析可以看出，栈以及程序寄存器eip构成了计算机工作的基础：每个函数都有独立的运行时栈，通过栈基址寄存器ebp和栈指针寄存器esp标识栈边界；eip寄存器存放执行指令的地址并自动增加，形成了程序执行的路径。栈通过记录返回地址等信息保存了函数的调用路径。栈还用于函数调用时的参数传递。函数的返回值则一般保存在eax寄存器中。