ubuntu环境下使用g++把c++编译成汇编语言(暂时)

1. 引言

为了深入理解c++,决定学习一些简单的汇编语言。使用ubuntu系统下g++很容易将一个c++的文件编译成汇编语言。本文使用此方法,对一个简单的c++文件编译成汇编语言进行理解。

2.示例

文件名:reorder_demo.cpp

#include<stdio.h>typedef unsigned char uint8;uint8 a = 0U;
uint8 b = 0U;int main(int argn, char* argv[])
{a = b + 1;b = 1;return 0;
}

转化成汇编语言的编译命令如下

g++ -S reorder_demo.cpp

转化后生成reorder_demo.s,汇编语言内容如下:

	.file	"reorder_demo.cpp".text.globl	a.bss.type	a, @object.size	a, 1
a:.zero	1.globl	b.type	b, @object.size	b, 1
b:.zero	1.text.globl	main.type	main, @function
main:
.LFB0:.cfi_startprocendbr64pushq	%rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset 6, -16movq	%rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register 6movl	%edi, -4(%rbp)movq	%rsi, -16(%rbp)movzbl	b(%rip), %eaxaddl	$1, %eaxmovb	%al, a(%rip)movb	$1, b(%rip)movl	$0, %eaxpopq	%rbp.cfi_def_cfa 7, 8ret.cfi_endproc
.LFE0:.size	main, .-main.ident	"GCC: (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0".section	.note.GNU-stack,"",@progbits.section	.note.gnu.property,"a".align 8.long	 1f - 0f.long	 4f - 1f.long	 5
0:.string	 "GNU"
1:.align 8.long	 0xc0000002.long	 3f - 2f
2:.long	 0x3
3:.align 8
4:

3.内存分区

为了更容易理解,从别处找了张内存分区的图形如下

4.汇编分析

.file    "reorder_demo.cpp"

标识汇编文件的源文件为reorder_demo.cpp

.text

标识代码存放段开始。上面汇编中2个.text都是如此,第一个是存放全局变量的代码开始,第二个是存放main函数代码段的开始。

.zero    1

这是一条伪汇编指令,就是把CPU中通用寄存器R0的值设置为0.

伪指令的作用在汇编过程中起作用,一旦汇编结束,就没有实际的作用。

.globl    a                   

标识全局符号a
.bss                             

bss段一般标识未手动初始化的数据,并不给该段的数据分配实际的内存空间,只是记录数据所需空间的大小。
.type    a, @object

定义全局符号a的类型为object,意思就是全局符号a是一个变量。
.size    a, 1

全局变量a的尺寸为1个字节

a:

给全局变量a分配地址

globl b和a类似,不在赘述

.LFB0:  

局部函数开始 Local Function Bigin

.LFE0:

局部函数结束 Local Function END

.cfi_startproc

汇编语言中的一条伪指令,用于声明起始过程,为调试生成调试信息。

endbr64

汇编伪指令,空操作,主要由处理器流水线用作标记指令,以检测控制流违规。

pushq    %rbp

把寄存器%rbp的值压入调用堆栈中。%rbp标识函数函数栈帧的基地址。

模型如下(此处约定灰色表示命令执行前状态,红色表示当前块引用内汇编指令执行后的状态)

 rbp和rsp补充知识和模型表示

rbp寄存器作用:保存的是栈中当前执行函数的基本地址。

rsp 寄存器作用,存放栈指针,它永远指向一个进程的栈顶。

movq    %rsp, %rbp

函数基地址--->%rbp之间的栈内容表示调用main之前的栈帧状态

此条汇编指令代表调用新的函数(main函数)前,函数栈帧基地址(rbp)变成当前栈顶指针(rsp)

.cfi_def_cfa_offset 16

cfi_offset 6, -16

.cfi主要用于添加调试信息,功能意义可忽略。

movl    %edi, -4(%rbp)
movq    %rsi, -16(%rbp)

函数把函数栈基%rbp偏移4和16的栈中内容放入到edi和rsi寄存器中,这两个寄存器存放函数参数的,对应于c++源码中的main函数参数argn和argv。模型如下

ret

函数退出

.size    main, .-main  

此处.size指令提示汇编器在目标文件中记录某种size的信息,此处是记录main函数的尺寸。

.-main 标识main函数的尺寸。理解这句话,就得先理解“.”的含义。

“.”标识内存中当前地址,main标识main开头地址,所以,尾地址“.” - 头地址“main”,表示main函数在内存中占用的空间尺寸。

.ident    "GCC: (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0"

GCC编译器记录的追踪信息,目标文件结束时常常伴随记录,在链接时此信息会被去除。

分析待下次

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