ubuntu环境下使用g++把c++编译成汇编语言（暂时）

news2024/10/7 12:28:41

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_startproc
	endbr64
	pushq	%rbp
	.cfi_def_cfa_offset 16
	.cfi_offset 6, -16
	movq	%rsp, %rbp
	.cfi_def_cfa_register 6
	movl	%edi, -4(%rbp)
	movq	%rsi, -16(%rbp)
	movzbl	b(%rip), %eax
	addl	$1, %eax
	movb	%al, a(%rip)
	movb	$1, b(%rip)
	movl	$0, %eax
	popq	%rbp
	.cfi_def_cfa 7, 8
	ret
	.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。