朱宇轲 + 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
大家都知道，现在的计算机主要遵循的是所谓的“冯诺依曼框架”。那什么是冯诺依曼框架呢，其实就是计算机通过总线从内存中读取一条条的程序和数据，将它们存储在自己的寄存器中一条条地执行，如下图所示。
而今天，我们将通过汇编一个具体的C程序来探讨计算机工作的流程。
首先写下这么一段C程序：
1 //linux.c
2 int g(x)
3 {
4 return x+3;
5 }
6 int f(x)
7 {
8 return g(x);
9 }
10 int main()
11 {
12 return f(10)+1;
13 }
在Linux的环境中输入如下指令：
gcc –S –o linux.s linux.c -m32
然后打开linux.s，就可以看到我们汇编后的代码（直接上截图了）
将里面以“.”开头的行去掉（这是为链接用的），得到汇编后的代码：
1 g: 2 pushl %ebp 3 movl %esp, %ebp 4 movl 8(%ebp), %eax 5 addl $3, %eax 6 popl %ebp 7 ret 8 f: 9 pushl %ebp 10 movl %esp, %ebp 11 subl $4, %esp 12 movl 8(%ebp), %eax 13 movl %eax, (%esp) 14 call g 15 leave 16 ret 17 main: 18 pushl %ebp 19 movl %esp, %ebp 20 subl $4, %esp 21 movl $10, (%esp) 22 call f 23 addl $1, %eax 24 leave 25 ret
接下来我们来分析一下改程序具体的流程。
程序一开始，CPU的IP寄存器指向汇编代码的第18行，假设堆栈在内存中的地址分别为0,1,2,3……堆栈基指针寄存器（EBP）和堆栈顶指针寄存器（ESP）均指向堆栈段0处。
第18~21行首先为main函数开辟新的内存区域，之后将传的参数10入栈，此时堆栈段如下所示：
然后程序调用call 函数，将IP入栈，IP指向代码第9行f处。
在f函数的代码处，首先为f函数开辟新的内存区域，接着将传入的参数10赋值给EAX，并将EAX入栈，此时堆栈段内存如下图：
程序在此调用call进入g函数。在g函数中，同样先是开辟内存空间，然后将参数传给EAX，并将EAX的值加上3。
之后将EBP出栈，并调用ret命令。此时IP重新指向f函数call之后的命令，堆栈内存的情况如下：
之后就是不断的调用leave与ret命令，跳出当前的内存区域，回到上一级函数的内存区域中，并将EAX的值加3，直到跳出main函数，至此程序结束。
从上面的分析中，我觉得可以归纳出以下几点：
1.计算机的运行流程确是遵循冯诺依曼框架，CPU将内存中的代码和数据读取到自己的寄存器中，再根据一条条命令调用寄存器进行进一步的操作。
2.在进入每一个程序之前，CPU都会将上一级的EIP和EBP压栈，相当于为新的函数重新开辟了一段新的内存空间，直到退出函数的时候才将它们出栈。
3.CPU的各个寄存器都有不同的分工，如EIP指向要执行的代码，EAX存储返回值等。它们贯穿于整个程序执行流程，自己写程序时一般不要轻易改动。