C和汇编---数组

0x01 初始化数组

1、没有初始化数组

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[4];for (int i=0;i<4;i++){printf("%d\t",data[i]);}return 0;
}

不同系统，输出结果可能不一样：
在这里插入图片描述
反汇编：

4:        int data[4];
5:        for (int i=0;i<4;i++)
00401028 C7 45 EC 00 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-14h],0
0040102F EB 09                jmp         main+2Ah (0040103a)
00401031 8B 45 EC             mov         eax,dword ptr [ebp-14h]
00401034 83 C0 01             add         eax,1
00401037 89 45 EC             mov         dword ptr [ebp-14h],eax
0040103A 83 7D EC 04          cmp         dword ptr [ebp-14h],4
0040103E 7D 17                jge         main+47h (00401057)
6:        {
7:            printf("%d\t",data[i]);
00401040 8B 4D EC             mov         ecx,dword ptr [ebp-14h]
00401043 8B 54 8D F0          mov         edx,dword ptr [ebp+ecx*4-10h]
00401047 52                   push        edx
00401048 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040104D E8 3E 00 00 00       call        printf (00401090)
00401052 83 C4 08             add         esp,8
8:        }
00401055 EB DA                jmp         main+21h (00401031)
9:
10:       return 0;
00401057 33 C0                xor         eax,eax
11:   }

我们可以看到int data[4];没有生成机器码，说明cpu到这里不会干任何事情。从上面的输出结果可以得出，定义一个数组，会给这个数组分配内存空间，如果没有初始化，数组的内容是相应分配空间的内容，这里我们称之为垃圾值

  • jge：大于等于转移

2、部分初始化

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[4]={1,2};for (int i=0;i<4;i++){printf("%d\t",data[i]);}return 0;
}

结果：
在这里插入图片描述
反汇编：

4:        int data[4]={1,2};
00401028 C7 45 F0 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],1
0040102F C7 45 F4 02 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],2
00401036 33 C0                xor         eax,eax
00401038 89 45 F8             mov         dword ptr [ebp-8],eax
0040103B 89 45 FC             mov         dword ptr [ebp-4],eax
5:        for (int i=0;i<4;i++)
0040103E C7 45 EC 00 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-14h],0
00401045 EB 09                jmp         main+40h (00401050)
00401047 8B 4D EC             mov         ecx,dword ptr [ebp-14h]
0040104A 83 C1 01             add         ecx,1
0040104D 89 4D EC             mov         dword ptr [ebp-14h],ecx
00401050 83 7D EC 04          cmp         dword ptr [ebp-14h],4
00401054 7D 17                jge         main+5Dh (0040106d)
6:        {
7:            printf("%d\t",data[i]);
00401056 8B 55 EC             mov         edx,dword ptr [ebp-14h]
00401059 8B 44 95 F0          mov         eax,dword ptr [ebp+edx*4-10h]
0040105D 50                   push        eax
0040105E 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
00401063 E8 28 00 00 00       call        printf (00401090)
00401068 83 C4 08             add         esp,8
8:        }
0040106B EB DA                jmp         main+37h (00401047)
9:
10:       return 0;
0040106D 33 C0                xor         eax,eax
11:   }

从下面这段代码可以看出，部分初始化，编译器会给数组分配连续的空间，将有值的部分赋值到相应的内存，没有初始化的，复制为0，这就是为什么上面的输出结果为什么后面没有赋值的是0

4:        int data[4]={1,2};
00401028 C7 45 F0 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],1
0040102F C7 45 F4 02 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],2
00401036 33 C0                xor         eax,eax
00401038 89 45 F8             mov         dword ptr [ebp-8],eax
0040103B 89 45 FC             mov         dword ptr [ebp-4],eax

3、全部初始化数组

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[4]={1,2,3,4};for (int i=0;i<4;i++){printf("%d\t",data[i]);}return 0;
}

在这里插入图片描述

4:        int data[4]={1,2,3,4};
00401028 C7 45 F0 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],1
0040102F C7 45 F4 02 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],2
00401036 C7 45 F8 03 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-8],3
0040103D C7 45 FC 04 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-4],4
5:        for (int i=0;i<4;i++)
00401044 C7 45 EC 00 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-14h],0
0040104B EB 09                jmp         main+46h (00401056)
0040104D 8B 45 EC             mov         eax,dword ptr [ebp-14h]
00401050 83 C0 01             add         eax,1
00401053 89 45 EC             mov         dword ptr [ebp-14h],eax
00401056 83 7D EC 04          cmp         dword ptr [ebp-14h],4
0040105A 7D 17                jge         main+63h (00401073)
6:        {
7:            printf("%d\t",data[i]);
0040105C 8B 4D EC             mov         ecx,dword ptr [ebp-14h]
0040105F 8B 54 8D F0          mov         edx,dword ptr [ebp+ecx*4-10h]
00401063 52                   push        edx
00401064 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
00401069 E8 22 00 00 00       call        printf (00401090)
0040106E 83 C4 08             add         esp,8
8:        }
00401071 EB DA                jmp         main+3Dh (0040104d)
9:
10:       return 0;
00401073 33 C0                xor         eax,eax

可以看出如果一开始全部初始化数组，会立即分配连续空间给数组，每个空间赋值为数组相应位置的值
4、总结
不初始化数组，数组元素存储的是垃圾值；部分初始化数组，剩余的被初始化为0；全部初始化，将值赋值到相应内存空间，而且数组的物理地址连续

0x02多维数组是如何分配空间的

多维数组的初始化情况和一维数组一样，那么多维数组是如何分配空间的呢？我们以二维数组为列：

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[2][2]={{1,2},{3,4}};return 0;
}

反汇编：

4:        int data[2][2]={{1,2},{3,4}};
00401028 C7 45 F0 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],1
0040102F C7 45 F4 02 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],2
00401036 C7 45 F8 03 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-8],3
0040103D C7 45 FC 04 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-4],4
5:
6:        return 0;
00401044 33 C0                xor         eax,eax
7:    }

我们可以看出先将1,2存到连续空间。再将3,4存到接下来的空间（数组的内存空间是连续的），所以这就是为什么上课时老师说把二维数组当成一维数组来理解了，data[0]和data[1]分别为一个一维数组，二维数组按照从左到右，从上到下存储，地址连续

  • int data[2][2]:data是一个两个元素的数组，每个元素内含2个int类型元素的数组
  • data的首地址是data[0]，data[0]是一个内含2个int类型值的数组，所以data[1]也是这样

0x03 指针和数组

1、一维数组
我们知道数组名是数组的首地址，可为什么呢？接下来我们分析

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[4]={1,3,7,4};int *p;p=data;printf("%d\n",p[0]);printf("%d\n",*p+2);printf("%d\n",*(p+2));return 0;
}

结果：
在这里插入图片描述
反汇编：

4:        int data[4]={1,3,7,4};
0040D738 C7 45 F0 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],1
0040D73F C7 45 F4 03 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],3
0040D746 C7 45 F8 07 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-8],7
0040D74D C7 45 FC 04 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-4],4
5:        int *p;
6:        p=data;
0040D754 8D 45 F0             lea         eax,[ebp-10h]
0040D757 89 45 EC             mov         dword ptr [ebp-14h],eax
7:        printf("%d\n",p[0]);
0040D75A 8B 4D EC             mov         ecx,dword ptr [ebp-14h]
0040D75D 8B 11                mov         edx,dword ptr [ecx]
0040D75F 52                   push        edx
0040D760 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D765 E8 26 39 FF FF       call        printf (00401090)
0040D76A 83 C4 08             add         esp,8
8:        printf("%d\n",*p+2);
0040D76D 8B 45 EC             mov         eax,dword ptr [ebp-14h]
0040D770 8B 08                mov         ecx,dword ptr [eax]
0040D772 83 C1 02             add         ecx,2
0040D775 51                   push        ecx
0040D776 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D77B E8 10 39 FF FF       call        printf (00401090)
0040D780 83 C4 08             add         esp,8
9:        printf("%d\n",*(p+2));
0040D783 8B 55 EC             mov         edx,dword ptr [ebp-14h]
0040D786 8B 42 08             mov         eax,dword ptr [edx+8]
0040D789 50                   push        eax
0040D78A 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D78F E8 FC 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D794 83 C4 08             add         esp,8
10:       return 0;
0040D797 33 C0                xor         eax,eax

从数组初始化我们看不出来data是数组的首地址吗，但可以从p=data看出

6:        p=data;
0040D754 8D 45 F0             lea         eax,[ebp-10h]
0040D757 89 45 EC             mov         dword ptr [ebp-14h],eax

把 [ebp-10h]偏移地址给eax，eax再赋值给dword ptr [ebp-14h]，ebp-10h是第一个元素1的地址，所以data是数组首地址，我们将data值赋值给p，此时p和data可以看成等同的，p[0]就是data[0]。

  • 指针加1是增加一个存储单元，比如说*(p+2)，p+2就是增加两个存储单元（int是4byte），所以输出*(p+2)是7
  • 输出p+2，此时p是1，加2是3所以会输出3

2、多维数组
以二维数组为例

#include "stdio.h"
int main(void)
{int data[3][3]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};int (* p)[3];			//指向一个含有3个int类型的数组p=data;printf("%d\n",p);printf("%d\n",*p);printf("%d\n",*(p+1));printf("%d\n",**p);printf("%d\n",p[0]);printf("%d\n",*p[0]);return 0;
}

在这里插入图片描述
反汇编：

4:        int data[3][3]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
0040D738 C7 45 DC 01 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-24h],1
0040D73F C7 45 E0 02 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-20h],2
0040D746 C7 45 E4 03 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-1Ch],3
0040D74D C7 45 E8 04 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-18h],4
0040D754 C7 45 EC 05 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-14h],5
0040D75B C7 45 F0 06 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-10h],6
0040D762 C7 45 F4 07 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-0Ch],7
0040D769 C7 45 F8 08 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-8],8
0040D770 C7 45 FC 09 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-4],9
5:        int (* p)[3];
6:        p=data;
0040D777 8D 45 DC             lea         eax,[ebp-24h]
0040D77A 89 45 D8             mov         dword ptr [ebp-28h],eax
7:        printf("%d\n",p);
0040D77D 8B 4D D8             mov         ecx,dword ptr [ebp-28h]
0040D780 51                   push        ecx
0040D781 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D786 E8 05 39 FF FF       call        printf (00401090)
0040D78B 83 C4 08             add         esp,8
8:        printf("%d\n",*p);
0040D78E 8B 55 D8             mov         edx,dword ptr [ebp-28h]
0040D791 52                   push        edx
0040D792 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D797 E8 F4 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D79C 83 C4 08             add         esp,8
9:        printf("%d\n",*(p+1));
0040D79F 8B 45 D8             mov         eax,dword ptr [ebp-28h]
0040D7A2 83 C0 0C             add         eax,0Ch
0040D7A5 50                   push        eax
0040D7A6 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D7AB E8 E0 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D7B0 83 C4 08             add         esp,8
10:       printf("%d\n",**p);
0040D7B3 8B 4D D8             mov         ecx,dword ptr [ebp-28h]
0040D7B6 8B 11                mov         edx,dword ptr [ecx]
0040D7B8 52                   push        edx
0040D7B9 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D7BE E8 CD 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D7C3 83 C4 08             add         esp,8
11:       printf("%d\n",p[0]);
0040D7C6 8B 45 D8             mov         eax,dword ptr [ebp-28h]
0040D7C9 50                   push        eax
0040D7CA 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D7CF E8 BC 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D7D4 83 C4 08             add         esp,8
12:       printf("%d\n",*p[0]);
0040D7D7 8B 4D D8             mov         ecx,dword ptr [ebp-28h]
0040D7DA 8B 11                mov         edx,dword ptr [ecx]
0040D7DC 52                   push        edx
0040D7DD 68 1C 20 42 00       push        offset string "%d\t" (0042201c)
0040D7E2 E8 A9 38 FF FF       call        printf (00401090)
0040D7E7 83 C4 08             add         esp,8
13:       return 0;
0040D7EA 33 C0                xor         eax,eax
  • 从p=data;， printf("%d\n",p[0]);，printf("%d\n",**p);的反汇编看出，数组名和数组名[0]是首元素的地址，printf("%d\n",*p);，数组名像是指向数组名[0]的指针，这就是为什么二维数组的元素可以看成一维数组
  • printf("%d\n",*(p+1));从反汇编里看出，加了0ch,就是加12，并不是加4，二维数组的元素是一维数组，一维数组占3个int类型，所以12，所以*(p+1)指向data[1]
  • 函数里使用二维数组：比如说int sum(int data[][3])，第一个[]表明data是一个指针

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