Machine Level Programming I Basics
实际上有两种形式的机器程序: 汇编代码, 目标代码。
目标代码是一串字节, 编码处理器执行的指令。但很难通过观察字节去并理解含义。
它有许多更清晰的文本形式。其中一种是汇编代码, 过去是人们用它对于机器进行编程, 而现在, 生成汇编代码是编译器的目标。
当我说机器代码时, 我有时候指的是目标代码, 有时候指的是文本格式的汇编代码, 这两者可互换, 因为它们之间的映射是一对一的。但以防万一, 我倾向于使用"汇编代码"
英特尔
x86对于英特尔处理器来说是一个口头的称谓。原因是第一个芯片被称为8086, 然后他们跳过了81, 随后推出了8286、8386等等, 所以共同点是都有86, 所以人们只称它为x86。
英特尔的x86处理器主导笔记本电脑、台式机和服务器市场。手机市场主要是arm, 比较省电。
x86处理器属于复杂指令集计算机 (CISC), 支持许多不同格式的指令, 但 Linux 程序不会用到全部的指令。
早期x86难以匹敌精简指令集计算机的性能(RISC), 但功耗的问题仍然难以克服。
x86有时被称为CISC。在80年代早期有一件大事, 80年代又被称作RISC和CISC大战年代。
RISC是一个相对较新的想法, 他们称之为精简指令集计算机。它风摩一时。 之前没有人给它们命名, 但是RSIC人员将之前的处理器称作CISC,意思是复杂的指令集计算机。具有明显的贬义性质
英特尔使用的是经典的CISC架构, 这意味着它有很多特性, 这节课的内容甚至算不上皮毛
它的许多层面没有成为成功的设计, 但英特尔一直是如此强大的公司, 拥有如此多的市场和更好的技术。在半导体领域和竞争对手相比, 英特尔从事这方面已经有40年了。
里程碑
| Name | Date | Transistors(晶体管数) | MHz(频率) | |
|---|---|---|---|---|
| 8086 | 1978 | 29K | 5-10 | 第一个16位英特尔处理器。IBM 和 DOS 的基础。1Mb的寻址空间 |
| 386 | 1985 | 275K | 16-23 | 第一个32位英特尔处理器(IA32), 增加了"平面寻址", 能够运行 Unix |
| Pentium 4E | 2004 | 125M | 2800-3800 | 第一个64位英特尔 x86 处理器, 称为 x86-64 |
| Core2 | 2006 | 291M | 1060-3500 | 第一个多核英特尔处理器 |
| Core i7 | 2008 | 731M | 1700-3900 | 四芯(鲨鱼机) |
8086是最早的16位微处理器之一。它的一个变体成为了初始IBM电脑的基础, 这是将计算机放在许多人桌面上的重大突破。
在此之后更新了许多代, 我只指出与这节课有关的那一部分
1985年, 386处理器问世, 它将原本无法运行有趣应用的个人电脑, 转变为可以运行像Unix或Linux这样强大系统的机器。
原因是他们将其扩展到32位, 删除了过去常见的一些奇怪的寻址的东西, 使它看起来像一个通用的处理器。
我们可以看到是在1985年, 有时也称为IA32。intel32位架构几乎统治了所有的代码形式, 即使就是几年前, 我们稍后讨论
从32位到64位的扩展的背后有一个奇怪的故事, 英特尔好像是偷偷摸摸推出的。奔腾4E是一个奇怪的型号, 但是你看到它只是大约10年前。
大量软件从32位代码转换为64位代码的过程相当漫长。他们所做的一件聪明的事情是, 运行64位代码的机器也可以运行32位代码。因此, 他们能够在不需要任何人更换软件的情况下更换硬件
功率
然后是实际上相当有趣的原因。你可以画出单个处理器的运行速度图, 在2004年之前, 它一直保持稳定的增长趋势。
然后英特尔收到所有公司在芯片功耗方面遇到了严重问题的反馈: 他们的芯片接近百瓦。
他们已经达到了不能超过百瓦的功率瓶颈, 因此陷入功率预算问题。于是他们没有继续增加频率, 芯片内部的时钟频率仅仅是几个GHz。
他们说"我们不能更快地制造任何单核处理器 但我们可以在一个芯片上放置一堆处理器", 被称为多核心或多核。
因此, 大多数人使用的笔记本电脑可能都有两个核心, 服务器最多可能有16个核心。这些都是独立的处理器, 位于单个芯片上。
机器进化
如图所示, 这四个内核集成在一个芯片上, 然后在底部是他们所谓的缓存, 它基本上是用于保存最近访问的数据的临时内存, 4个核心共享缓存。
Core i7 Broadwell 2015
在芯片的边缘有许多接口连接其余的设备。DDR是连接到主存储器的方式, 即所谓的DRAM动态RAM。PCI是与外围设备的连接, SATA与不同类型盘的连接。以太网接口连接到一个网络。 
集成到单个芯片上的不仅仅是处理器本身, 而是有很多逻辑单元粘在一起所组成的更大的系统。
英特尔64位历史
64位年代, 英特尔公司有一个有趣故事。他们决定将架构进行一个激进的改变, 并称全新架构为IA64。
初步结果看起来很有希望, 他们在这些东西上投入了大量资金, 组成了一个联合行动, 却没有成功。
从技术理念来看, 这是非常有趣的技术。它过于激进, 它假设编译器具有奇迹般的优化功能,但在市场上它没有用。英特尔投入了大量资金, 他们追求并感到有义务坚持下去。
随之而来的是, AMD说"我们不必做这种彻底的转变, 我们只做一些简单的事情, 使寄存器更大, 使东西从32位变为64位"他们采用了这种办法并取得了成功。
因此英特尔不得不羞怯地跟在AMD后面推出自己的产品, 也可能因为他们的交叉许可协议。
总结
2001, 英特尔试图从 IA32 彻底转向 IA64。完全不同的体系结构（安腾）, 仅将 IA32 代码作为遗留代码执行, 结果表现不好。
2003, AMD 推出进化解决方案x86-64(现在称为“AMD64”)
英特尔觉得有义务专注于 IA64, 难承认错误, 或 AMD 更好
2004, 英特尔宣布将 EM64T 扩展到 IA32。扩展存储器64位技术, 几乎与 x86-64 相同
除低端 x86 处理器外, 所有处理器都支持 x86-64。但是, 许多代码仍然以32位模式运行
AMD
早期AMD 紧随 Intel 公司的后面, 相对落后一点, 但是价格便宜。
后来 AMD 从数字设备公司(DEC)和其它下降趋势的公司招聘顶级电路设计师; 制造出 Opteron作为奔腾4的有力竞争对手; 开发了兼容32位的64位机器x86-64, 扩展到64位。
近年来, 英特尔齐心协力在半导体技术方面处于世界领先地位。AMD 依赖外部半导体制造商。
AMD在英特尔方面总是排名第二, 在所有的情况下, 我给出的是主频后面的NO.2。英特尔在一些坏主意上浪费了他们的时间, 当他们有点超越英特尔时, 他们有点爆发了。
AMD提出了我们使用的64位英特尔扩展程序。多年前他们之间有凶猛的专利诉讼, 最终是允许AMD生产X86处理器的交叉许可协议。
ARM
ARM(Acorn RISC Machine), 上面提到 RISC 意味着精简指令集计算机。Acron意味着橡树的种子, 是一家英国公司。
他们说在早期决定制造自己的个人电脑, 并说"我们不打算从英特尔购买这些芯片 我们将自己制作它们, 以便于设计和生产自己的芯片"
最后作为一家公司的计算机制造商, 它彻底的破产了。ARM现在是一家总部位于英国剑桥的公司。
但事实证明他们提出了一个相当不错的非常简单高效的指令集, 因此比x86机器功耗更低。而且更好的是它可以定制。
另一个事实是他们实际上并没有销售处理器, 他们向公司出售使用其设计的许可权利。
所以你可以看到像手机处理器, 实际的ARM处理器只是它在芯片上的一小部分, 然后他们会有其他东西, 让图形更好, 改善你的通话等等。
我们得到了别人各种各样的询问, 你什么时候开始在你的书或你的课程中谈论ARM, 我们就说, 将有另一本书来介绍ARM。
简单定义
架构
指令集结构(ISA), 这是计算机世界中一个非常重要的概念, 需要理解汇编/机器代码的处理器设计部分、指令集规范、寄存器。
编译器为你提供一系列指令, 告诉机器确切地做什么, 但发明硬件的人们已经想到了各种巧妙的实施指令方式。 其中一些非常快, 但需要大量的硬件。有些很慢, 但不需要太多硬件。
因此他们设法创建了这种称为"指令集"架构的抽象, 这便是编译器的目标。而如何最好地实现它, 便是硬件研究者的工作。
所以这个概念实际上是在20世纪60年代出现的, 那甚至在我的时间之前,在我研究计算机之前
微架构
架构的实现, 缓存大小和核心频率。
如何实现它被称为微结构, 我们将在本课程中谈论非常非常少的微结构知识。
代码形式
- 机器代码: 处理器执行的字节级程序
- 汇编代码: 机器代码的文本表示形式
指令架构集
IA32, x86-64, Itanium这些都是在某些方面不同的指令集架构 ARM 类似于Intel经历了各种不同的世代, 所以它的指令集有各种不同的世代
- Intel: x86, IA32, Itanium, x86-64
- ARM: 几乎所有移动设备都使用
程序员可见的状态
写汇编代码与写C代码时有一点不同。机器状态指令中你可以检查, 测试和操作, 事实上你必须这样做。如果你只是用C语言来思考, 你永远不会明白那些是什么
程序计数器(Program counter)
- 存储下一条指令的地址
- 被称为 “RIP” (x86-64)
程序计数器可以告诉你接下来要执行的指令是什么地址, 它位于内存中的哪个位置
寄存器文件, 寄存器集(Register file)
- 重度使用的程序数据
它们是程序员实际使用的一部分, 你可以将它们视为非常小的内存的位置。并通过从0到n-1或其他地址指定, 实际上通过专门的名字指定它们。
条件码(Condition codes)
- 存储最近的算术或者逻辑运算的结果状态
- 用于实现条件分支
只有几个位的状态寄存器显示了最近的一些指令的运行结果。它产生的值为0,是否产生负值或正值。这些值用于实现条件分支。
内存(Memory)
- 字节可寻址数组
- 代码和用户数据
- 用于支持过程调用的栈
内存可以逻辑地认为只是一个字节数组, 这就是机器级程序员所看到的。如前所述, 它实际上是一种用不同方式实现的虚构对象。
操作系统和硬件之间存在一种协作, 他们称之为虚拟内存。使处理器上运行的每个程序都看起来像拥有自己独立的字节数组。即使它们实际上在物理内存内部都是共享这些字节数组的
缓存(Cache)
缓存只是自动加载最近的东西。如果你更快地重新访问那个内存。这在没有缓存的情况下是不会发生的。但对程序而言他不可见, 没有操作缓存的指令。
PS
看到处理器是抽象的, 它许多真实硬件有关的细节在其下面。微架构级别具有内置的一些功能, 当写汇编时, 没有在操作中直接使用它们。
汇编代码
右边的就是汇编代码, 看到那些 %rbx 是寄存器的实际名称, 然后那些指令告诉它做某事
| pushq | mov | call | pop | ret |
|---|---|---|---|---|
| 将东西推到栈上 | 将它从一个地方复制到另一个地方 | 调用一些过程 | push的对应指令 | 从一个特定的函数返回 |
看到每一个都是一个指令, 是用文本写的, 每条都将变成目标代码文件中的一个实际指令
这实际上是一个稍微整理过的版本, 所以让我来告诉你实际编译结果, 你也会体验到更多。我所做的只是告诉编译器将代码转换为汇编代码
所以当你调用GCC时, 实际上你调用的不仅仅是一个程序 来完成编译的不同段
通过给它 -S, 意思是Stop, 只把C转换成汇编代码。Og是我希望编译器做什么样的优化的规范
所以如果你什么也不加, 它将生成完全未经优化的代码, 实际上很难读该代码, 它的运过程非常繁琐
GCC更先进了, 现在做了很多优化, 使代码很难理解。最近几代GCC中的一个出现了这个名为g的调试级别, 这对于这门课程来说很不错
这个选项使得代码更可读。没有那种竭尽全力试图重写整个程序, 使它与众不同并希望更有效率, 这就是我将在本课程中使用的内容
然后会看到之前提到的那些指令 push,mov,call,mov,pop和ret
也看到那里有一些乱七八糟的东西, 和我们为演示文稿编辑的, 甚至在编辑出来的书中不同
原因是这些是各种指令, 并不是代码本身的直接部分, 他们以一个句点开头, 这些实际上指示他们是别的东西
它们与某些被需要的信息有关, 要给调试器提供, 使它能够定位程序的各个部分
一些信息告诉链接器, 这是一个全局定义的函数。 还有其他的不同信息, 你在一开始的时候不需要考虑他们太多
因此, 我们将这些从程序中删除, 以使它们更具可读性, 但如果你做了这件事, 你会在那里发现这个问题, 我们不希望你这样"哦, 我的天哪, 书上没写, 我不知道该怎么做"
汇编的数据类型
在整数数据类型中, 不区分符号与无符号的存储方式。至地址或指针都是以数字形式存储在计算机中, 没有任何特殊意义。
浮点以非常不同的方式处理另一方面, 使用不同的寄存器组, 我想在后面的一个讲座中非常简短地谈一下
程序本身在x86中, 它只是一系列字节。像数组和结构这样的东西, 所认知的一些所谓的基本数据类型不存在于机器级别, 它们是由编译器人工构造的
在这些讲座的后续课程中, 我们将讨论如何实际实现这些
汇编级编程的每条指令, 能做的事非常有限:
- 通过寄存器和内存数据实现算术运算
- 将内存中的数据加载到寄存器
- 将寄存器中的数据存储到内存
- 无条件跳转到过程/从过程跳转
所以如果手工编写, 完成任何事情都必须编写一系列指令, 这就是为什么编译器做得更好的部分原因
类似于do, while, switch 等语句都是在指令中的低级功能之上构建的
汇编的操作
C
将 t 的值存储到 dest 指定的位置
*dest = t;正如在C中所知, 如果把 * 放在前面, 则作为指针, 如果在左边, 则指向的位置存储这个数值
汇编
dest实际的指针值也将存储在寄存器%rbx中。使用mov指令来从一个寄存器(%rax)中取值, 并将其存储在由另一个寄存器指定的内存位置
movq %rax, (%rbx)mov指令可以引用寄存器或存储器位置
目标代码
但在这种情况下, 只需要三个字节来编写该特定指令。
0x40059e: 48 89 03反汇编
即使没有提供原始C文件, 没有汇编代码文件, 有一个叫做反汇编器。汇编器将指令的文本版本转换为字节级表示, 反汇编器是倒推它。
反汇编程序知道这个特定的字节序列引用的是一个移动指令, 所以它打印出来一个移动指令, 因此它基本上就是将工程从目标代码转回到汇编代码, 或者类似于汇编代码的东西
在汇编代码级别的变量的所有名称, 机器代码级别完全丢失, 东西都变成了寄存器和内存中的某个位置, 该程序不了解你在该级别的原始源代码, 因此反汇编只是一种回退的方式
你可以自己做, 而且你会发现它在各种环境中都很有用, 并且可以自己做, 就当是闲暇之余的消遣
反汇编器
objdump –d sum- 用于检查目标代码的有效工具
- 分析指令序列的位模式
- 生成程序集代码的近似格式副本
- 可以在 a.out（可执行文件）或 .o 文件运行
GDB
GDB是一个非常强大的调试程序, 可以单步检查程序并对其中的程序进行一些操作。也可用于没有源代码的程序, 其中一个功能是能够在它里面反汇编。
gdb sum
disassemble sumstore如果我反汇编sumstore。它返回的东西很像你在objdump中看到的一个指令列表。在这里是按照十六进制的地址排列的。反汇编是一种可以用作任何逆向工程的工具
题外话
我曾经展示反编Microsoft Word的结果, 我过去有一台电脑, 不是Mac, 而是windows系统
但是你知道我们的幻灯片在线提供, 所以我们从别人那里得到了一些不好的投诉:
你知道在执行此操作时违反了Microsoft最终用户许可协议, 因为你应该知道, 但并不知道这一点。但请回忆所有那些点击 "我同意" 的时刻, 其实你永远不会读的
其中一个条款是我同意不尝试对任何Microsoft产品进行逆向工程, 逆汇编在技术止是可行的, 只是为了 低调把它抹掉了
但你实际上可以做到这一点。如果你能找到文件的位置, 它有点难找, 应用程序的实际可执行文件的位置
我的意思是Word跟其他任何程序一样, 你运行的应用程序一样, 只是个可执行文件。而那个可执行文件只是一堆编码指令的字节。
寄存器
x86-64 整数寄存器
x86-64拥有这套完全奇特的寄存器, 这再次反映了这种进化史。从图中看到有十六个寄存器, 它们可以使用来保存整数和指针
使用它的%r名称, 会得到64位; 如果使用它的%e版本, 将得到32位。在操作long int的程序中, 在代码中会看到使用%r; 如果只是在32位的东西会看到%e
但是记住这一点非常重要 %e版本只是较大%r实体的低32位, 实际上的用法更多, 可以使用16位也就是2字节或者是1字节在这些寄存器里。
这些命名的寄存器(这些位置), 可以存储值, 从中取出值。
而且你必须, 我这里指将某个机器特定化了的机器级编程, 个人实际上必须在大多数情况下明确地指名这些寄存器。说值应该去哪个寄存器, 或者是从哪个寄存器取出。
不像内存, 只需要给出一个数字来告诉在哪里寻找, 你可以计算一个数字, 实际上每个数字都是单独识别的
此处粉红色是栈指针, 那个寄存器, 你不把他用作任何旧的用途, 它有一个非常具体的目的, 而所有其他寄存器中有一些与另些略有不同, 但在大多数情况下, 它们都可用于保存程序数据
IA32 寄存器
从IA32到x86-64的变化之一是将寄存器数量增加一倍
顺便说一句, 这是一个非常有用的东西, 因为令人非常沮丧的是, 旧的IA32机器中的寄存器很少
旧机器可以访问这些寄存器的低16位字节, 这是8086年代的遗产, 在前四个中, 你甚至可以访问不同的低位2字节, 所以现在你可以实际访问所有寄存器的低位1字节
我们不讨论如何获得这些字节, 因为这真的是后来的遗产。在8086之前, 一台名为8080的机器是8字节机器
这些命名具有非常特定的用途, 它们被赋子了这些反映目的的名称, 但这一切都在几年前消失了。所以现在这些名字只是遗留名称, 与他们的目的无关。
回到IA32时代, 有一个名为基指针的寄存器, 这也用于程序, 但是至少通常不再使用它
所以无论如何我不想, 我不想花很多时间在历史遗留物上
移动数据
指令 movq Source, Dest, q 代表8个字节, source源, dest地址。 x86中的mov指令实际上可以做很多事情, 因为它可以采用不同类型的信息或他们称之为操作数的信息。
操作数类型
有三种不同的操作数类型: 直接数、寄存器、内存
立即数
或者叫直接数, 是常量整型数据, 例如：$0x400, $-533。像 C 语言的常数, 但是前缀是 ‘$’。用1、2、或4个字节编码。
寄存器
指16个整数寄存器, 例如：%rax, %r13。
- %rsp 被保留为特殊用途。
- 其它寄存器对特定指令有特殊用途
内存
在寄存器给定的地址上连续8个字节的内存, 例如: (%rax)
内存是个字节数组, 通常你必须指定地址是什么。它可能是源你在读它。或者是目标, 你要写入
操作数组合
mov指令为你提供了所有这些可能性
- 立即值可以写入寄存器或直接写入内存
- 寄存器值可以复制到另个寄存器或写入内存
- 可以从内存中取一个值, 从内存中读取它井将其复制到寄存器中
| Source | Dest | Src, Dest | C Analog |
|---|---|---|---|
| Imm | Reg | movq $0x4, %rax | temp = 0x4; |
| Mem | movq $-147, (%rax) | *p = -147; | |
| Reg | Reg | movq $rax, %rdx | temp2 = temp1; |
| Mem | movq $rax, (%rdx) | *p = temp; | |
| Mem | Reg | movq ($rax), %rdx | temp = *p; |
将立即值作为自的地没有意义, 它是常数, 所以没有9种不同的组答, 只有5种。
而且为了硬件设计者方便, 不允许从一个内存位置直接复制到另一个内存位置
你要做的是使用2个指令, 一个从内存中读取值将其复制到寄存器, 第二个是在寄存器中取值并将其写入内存
简单内存寻址模式
那么现在让我们谈谈我们如何编写这些指针, 我们如何指定内存引用的源或目标
Normal
指令 movq (%rcx),%rax。将寄存器的名称放在括号中时, 那就是说使用这个寄存器, 不管那是什么地址, 并使用该地址来引用一些内存位置。
所以你会看到这样的东西等同于解除引用指针并将其置于临时状态
void swap(long *xp, long *yp) {
long t0 = *xp;
long t1 = *yp;
*xp = t1;
*yp = t0;
}
swap:
movq (%rdi), %rax
movq (%rsi), %rdx
movq %rdx, (%rdi)
movq %rax, (%rsi)
ret
这就是存储在内存中的两个值的经典交换。两个叫做xp和yp的指针, 解除引用它们, 并从内存中读取值到寄存器中, 再复制回对方的内存
因此, 你可以构想到, 它是一列4个mov指令, 对应于这四个内存引用
而最后一个ret, 我们会学习更多关于函数和它们如何被调用的。但只要想一下, ret会返回之前call的位置
Displacement
指令 movq 8(%rbp),%rdx, 可以从某些寄存器集合和其他常量值派生地址
在这个括号前面, 它表示将地址偏移D, 而不是直接使用寄存器中的地址, 添加或减去一些数字, 我们将看到, 这对于访问不同的数据结构非常有用
理解 swap()
事实证明, 使用(64)x86-64, 函数参数总是出现在某些特定的寄存器中
%rdi是第一个参数寄存器, %rsi是第二个参数寄存器, 这两个寄存器代表xp和yp的值
两个寄存器的值是在函数实际开始执行之前就设置好的, 这是由调用者函数的代码部分设置的
看到寄存器%rax用于保持值t0, 而%rdx用于保存值t1
那些是指针, 它们包含指定内存中位置的地址。然后在代码中, 编译器就提出了首己的想法: 如何使用不同的寄存器来处理临时数据
假设用于这两个指针的两个地址是0x120和0x100。其中一个持有值123, 而另一个持有456。
顺便说一下这两个不是典型的地址, 它们的数值太小, 但使用它们在插图中比较方便
指令一
- 使用%rdi作为地址, 从该内存位置复制并将结果存储在寄存器%rax中
- 所以%rdi是0x120, 从该地址读取, 我将读取值123并将其存储在寄存器%rax
这些都是8字节值, 但q指的是英特尔术语中的四字。回到8086年代, 一个字是16位2字节, 长字是32位, 四字是64位。这只是他们的术语, 一直延续至今
指令二
- 指令二执行相同的操作, 使用%rsi, 0x100作为地址, 将456复制到%rdx
指令三
- 它的源是寄存器%rdx, 目的地的地址为%rdi, 即0x120, 并将存储在内存中
指令四
- 它的源是寄存器%rax, 目的地的地址为%rai, 即0x100, 并将存储在内存中
这四条指令从内存读入寄存器, 从寄存器写回内存, 这就是整个函数。你可以看到这个mov指令在这里做了所有的工作
这就是为什么使用指针可以交换内存的值。不使用指针的话, 只是2个寄存器的值交换了, 但寄存器的值又没有写到交换后的内存地址里
完整的内存寻址模式
D(Rb,Ri,S) Mem[Reg[Rb]+S*Reg[Ri]+ D]
常用形式
- D: Displacement, 位移：常量位移1、2、4字节
- Rb: Base Register, 基础寄存器：16个整数寄存器中的一个
- Ri: Index Register, 索引寄存器： 任何一个, 除了 %rsp
- S: Scale, 缩放：1、 2、 4、 8 （为什么是这些数？）
采用Ri寄存器(索引寄存器) * 比例因子 + 寄存器Rb的值 + 恒定位移量D
事实证明, 这是实现数组引用的一种自然方式, 当我们谈论数组时, 它会更有意义。但基本上你可以想到的是, 如果这是一个数组索引, 我必须通过我的数据类型的字节数来缩放索引值
因此, 如果它是一个int我必须将索引缩放四倍, 如果它是long, 我必须将其缩放八倍。这就是这些比例因素的存在原因
特殊形式
- (Rb,Ri): Mem[Reg[Rb]+Reg[Ri]]
- D(Rb,Ri): Mem[Reg[Rb]+Reg[Ri]+D]
- (Rb,Ri,S): Mem[Reg[Rb]+S*Reg[Ri]]
地址计算指令
形式: leaq Src, Dst, Src 是地址模式表达式, 将 Dst 设置为表达式所表示的地址
- 计算没有内存引用的地址, 例如: p = &x[i];
- 计算形式为 x + k*y 的算术表达式, k = 1, 2, 4, or 8
long m12(long x) {
return x*12;
}
leaq (%rdi,%rdi,2), %rax # t <- x+x*2
salq $2, %rax # return t<<2
它基于想要计算地址的一些东西, 利用C的&符号操作来计算地址。但它也是一种非常方便的算术运算方式, C编译器喜欢使用它
目的地是寄存器, 源是上面这些内存引用。写入寄存器的是地址值, 不是内存值。得到的计算后的地址值直接送到寄存器
也是你想要做的地址运算, 记住&符号操作的意思是, 给一个指针(指定位置)
x * 12 在C代码中是相当典型的, 它会把它变成一个地址计算, 这只是计算三倍%rdi的聪明方法:
将%rdi加上2倍的%rdi, 并将其存储在%rax中。然后salq意味着左移两位(等价于乘4)。所以第一个值计算为 3*x , 左移两位得 12*x
算术运算
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| 格式 | 计算 | |
|---|---|---|
| addq | Src,Dest | Dest = Dest + Src |
| subq | Src,Dest | Dest = Dest Src |
| imulq | Src,Dest | Dest = Dest * Src |
| salq | Src,Dest | Dest = Dest << Src |
| sarq | Src,Dest | Dest = Dest >> Src |
| shrq | Src,Dest | Dest = Dest >> Src |
| xorq | Src,Dest | Dest = Dest ^ Src |
| andq | Src,Dest | Dest = Dest & Src |
| orq | Src,Dest | Dest = Dest |
| incq | Dest | Dest = Dest + 1 |
| decq | Dest | Dest = Dest - 1 |
| negq | Dest | Dest = - Dest |
| notq | Dest | Dest = ~Dest |
算术表达式例子
