计算机基础知识之汇编语言2

对栈进行push 和 pop

❝程序运行时，会在内存上申请分配一个称为 「栈」 的数据空间。

❞

在栈中，数据在存储时是从内存的下层（大的地址编号）逐渐往上层(小的地址编号)累积，读出时则是按照从上往下的顺序进行。

栈是 「存储临时数据的区域」 ，它的特点是通过push指令和pop指令进行数据的存储和读出。push指令和pop指令中只有一个操作数。该操作数表示的是 「push的是什么及pop的是什么」 ，而不需要指定”对哪一个地址编号的内存进行push或pop“。

这是因为，对栈进行读写的内存地址是有esp寄存器（栈指针）进行管理的。push指令和pop指令运行后，esp寄存器的值会 「自动进行更新」 （push指令是-4,pop指令是+4），因而就没有必要指定内存地址了。

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函数调用机制

假设存在如下的C语言代码片段。

// 返回两个参数值之和的函数
int  AddNum(int a,int b){
  return a + b;
}

// 调用AddNum函数的函数
void MyFunc(){
  int c;
  c = AddNum(123,456);
}

转换成对应的汇编语言的代码如下。

这里我们先介绍(3)~(6)的部分，这对了解函数调用的机制很重要。

(3)和(4)表示的是将传递给AddNum函数的参数通过push入栈。在C语言中，虽然记述为函数AddNum(123,456),但入栈的则会按照456、123这样的顺序，也就是位于 「后面的数值先入栈」 。

(5)的call指令，把程序流程跳转到了操作数中指定的AddNum函数所在的内存地址处。在汇编语言中， 「函数名表示的是函数所在的内存地址」 。AddNum函数处理完毕后，程序流程必须要返回到编号(6)这一行。call指令运行后，call指令的下一行(（6）这一行)的内存地址会 「自动」 push入栈。该值会在AddNum函数处理的最后通过ret指令pop出栈，然后程序流程就会返回到(6)这一行。

(6)部分会把栈中存储的两个参数(456和123)进行销毁处理，也就是 「栈清理处理」 。虽然通过使用两次pop指令也可以实现，不过 「采用esp寄存器加8的方式更有效率」 (处理一次)。对栈进行数值的输入输出时，数值的单位是4字节。因此，通过在栈地址管理的esp寄存器加上4的2倍8，就可以达到和运行两次pop命令同样的效果。

AddNum函数调用前后栈的状态变化

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函数内部的处理

继续分析执行AddNum函数的源代码部分。

ebp寄存器的值在(1)中入栈，在(5)中出栈。这主要是为了把函数中用到的ebp寄存器的内容，恢复到函数调用前的状态。CPU拥有的寄存器是有数量的限制的。在函数调用前，调用源有可能已经在使用ebp寄存器了。因而， 「在函数内部用的寄存器，要尽量返回到函数调用前的状态」 。

(2)中负责管理栈地址的esp寄存器的值赋值到了ebp寄存器中。这是因为，在mov指令中方括号内的参数，是不允许指定esp寄存器的。因此，这里就采用了不直接通过esp，而是用ebp寄存器来读写栈内容的方法。

(3)是用[ebp+8]指定栈中存储的第1个参数123,并将其读出到eax寄存器中。eax寄存器是负责运算的累加寄存器

通过(4)的add指令，把当前eax寄存器的值同第2个参数相加后的结果存储在eax寄存器中。 「函数的参数是通过栈来传递，返回值是通过寄存器来返回的」 。

(6)中ret指令运行后，函数返回目的地的内存地址会自动出栈。

AddNum函数内部的栈状态变化

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全局变量用的内存空间

在一些高级编程语言中，在函数外部定义的变量称为 「全局变量」 ，在函数内部定义的变量称为 「局部变量」 。全局变量可以在源代码的任意部分被引用，而局部变量只能在定义该变量的函数内进行引用。

高级程序语言被编译后，会被归类到名为 「段」 定义的组。

• 初始化的全局变量被汇总到名为_DATA的段定义中
• 没有初始化的全局变量被汇总到名为_BSS的段定义中
• 指令被汇总到名为_TEXT的段定义中

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局部变量的内存空间

「局部变量只能在定义该变量的函数内进行引用」 ，这是因为，局部变量是临时保存在寄存器和栈中的。

函数内部利用的栈，在函数处理完毕后会恢复到初始状态，因此局部变量的值也就会被销毁，而寄存器也可能被用于其他目的。因此，局部变量只是在函数处理运行期间临时存储在寄存器和栈上。

用于局部变量的栈空间的申请分配和释放

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循环处理的实现方法

假设我们存在如下的代码，将局部变量i作为循环计数器连续进行10次循环的C语言源代码。

// 定义MySub函数
void MySub(){
  // 省略部分处理
}
// 定义MyFunc函数
void MyFunc(){
  int i;
  for(i=0;i<10;i++){
    // 重复调用MySub函数10次
    MySub();
  }
}

将上述的代码转换成汇编语言如下（仅展示for片段）

C语言的for语句是通过在括号中指定 「循环计数器」 的初始值(i=0)、循环的继续条件(i<10)、循环计数器的更新(i++)这3种形式来进行循环处理。与此相对，

❝在汇编语言的源代码中，循环是通过 「比较指令」 （cmp）和 「跳转指令」 （jl）来实现。

❞

具体流程我们就不在这里赘述。这里挑选比较重要的点来分析下。

cmp指令是用来对第一个操作数和第二个操作数的数值进行比较的指令。cmp ebx,10就相当于C语言的i<10这一处理，意思是把ebx寄存器的数值同10进行比较。汇编语言中比较指令的结果，会存储在CPU的 「标志寄存器」 中。

最后一行的jl是jump on less than(小于的话就跳转)的意思。也就是说,jl short @4的意思就是，前面运行的比较指令的结果，若 「小」 的话就跳转到@4这个 「标签」 。

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条件分支的实现方式

条件分支的实现方法同循环的实现方法类似，使用的也是cmp指令和跳转指令。