2017-2018-1 20179215《Linux內核原理與分析》第二周作業

20179215《Linux內核原理與分析》第二周作業

這一周主要了解了計算機是如何工作的，包括現在存儲程序計算機的工作模型、X86匯編指令包括幾種內存地址的尋址方式和push、pop、call、re等幾個重要的匯編指令。主要分為兩部分進行這周的學習總結。第一部分對學習內容進行總結，第二部分對實驗進行分析(反匯編一個C程序)。

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一、學習內容

1、現在計算機絕大多數采用馮諾依曼體系結構，邏輯上可以抽象成：

以程序員的角度看:

2、幾種尋址方式

? movl %eax，%edx edx=eax 寄存器尋址

? movl \(0x123，%edx edx=0x123 立即尋址 ###? movl 0x123，%edx edx=*（int32_t）0x123 直接尋址 ###? movl （%ebx），%edx edx=（int32_t）ebx 間接尋址 ###? movl 4（%ebx），%edx edx=（int32_t）(ebx+4) 變址尋址 ####其中%..代表寄存器，\)..代表取出數據，（%..）代表取出寄存器中所存儲的數據，b、w、l、q分別代表8位、16位、32位和64位。

3、push、pop、call等幾個重要的匯編指令。

eg (1) pushl %eax 意思是把eax寄存器壓棧。分解來看相當于第一步:subl $4 esp,第二步:movl %eax (%esp)，來解釋一下:首先我們要知道esp是指堆棧棧頂，那么由于棧的一般生長方向為自上向下增長,進行push壓棧指令時棧頂指針向下移動4個字節（因為是32位機）,之后把eax放入當前內存位置。

(2) popl %eax意思是把eax寄存器出棧。分解來看相當于第一步: movl(%esp), %eax第二步:add \(4 %esp,道理同(1)逆。 ###(3) call 0X12345 意思是函數調用，過程是首先將當前CPU獲取內存的指令壓棧保存，賦予新值，CPU下次就從新地址來取指令了，即實現了函數調用。 #二、實驗分析 ##首先創建main.c文件，即：touch main.c，之后用如下命令輸入一段C語言代碼： ###\)vi main.c，之后用gedit main.c 查看編寫好的C程序，如下圖所示：

然后用如下命令反匯編：$gcc -S -o main.s main.c -m32，之后用gedit main.c 查看結果，如下圖所示：

由于“.”開頭的大都是用于鏈接輔助信息，實際并不會執行，所以可以直接忽略。刪除所有點開頭的內容，留下來的是純匯編代碼。那么此段程序簡化后就變成如下形式：

g:

pushl   %ebp
movl    %esp, %ebp
movl    8(%ebp), %eax
addl    $20, %eax
popl    %ebp
ret 

f:

pushl   %ebp
movl    %esp, %ebp
subl    $4, %esp
movl    8(%ebp), %eax
movl    %eax, (%esp)
call    g   
leave
ret 

main:

pushl   %ebp           
movl    %esp, %ebp
subl    $4, %esp
movl    $10, (%esp)
call    f   
addl    $30, %eax

分析如下圖：

Eip寄存器 從這條指令執行完自動執行下有一條指令

Ebp寄存器 總是指向堆棧的棧底 概念的是相對的，跳出該函數進入其他函數堆棧有其相應的棧底

Esp寄存器 總是指向堆棧的棧頂

Eax寄存器 函數的返回值默認使用該寄存器存儲返回給上一級函數

分析如下：

程序從main函數開始運行，因為之前還有別的代碼運行，所以把當前ebp進行壓棧，之后指針向下一個字節，相當于在下個字節內填充數據，之后調用f函數，而當前eip指向call f的下一條指令（eip在進行call f指令后壓棧，下回跳轉到eip繼續執行）。那么對于即將要執行的f函數來說首先要將當前ebp壓棧，那么和main函數類似，指針下移一個字節，把10放進寄存器eax中，再把寄存器eax給esp，當前eip指向call g的下一條指令（當前eip在進行call g指令后壓棧），之后調用g函數，同樣先將ebp壓棧，之后esp，ebp指向同一個位置，之后ebp指針向上移動兩個字節把當前字節內內容放到eax寄存器中，將eax儲存的數加20后出棧，返回到f函數的leave命令，撤銷函數堆棧后返回到main函數的leave命令，將eax的當前值30加30，之后撤銷函數堆棧，返回程序運行值。