3.2 程序编码

3.2 程序编码

linux> gcc -0g -o p p1.c p2.c

gcc：指GCC C编译器

-0g：告诉编译器使用会生成符合原始C代码整体结构的机器代码的优化等级。

执行流程：

1. C预处理器扩展源码，插入所有用#include命令指定的文件，扩展#define声明指定的宏。

2. 编译器产生源文件的汇编代码(.s文件)

3. 汇编器将汇编代码转化为二进制目标代码文件(.o文件)

   目标代码是机器代码的一种形式，它包含所有指令的二进制表示，但未填入全局值的地址。

4. 链接器将目标代码文件与实现库函数的代码合并，并产生最终的可执行代码文件（有命令行指示符-o p指定）。

3.2.1 机器级代码

机器级编程的两种抽象：

• 指令集体系结构或指令集架构（ISA），例如x86-64指令集，将程序的行为描述为按指令顺序执行。
• 机器级程序使用的内存地址是虚拟地址，提供的内存模型看上去是一个非常大的字节数组。

x86-64隐藏处理器状态

• 程序计数器：称为PC，在x86-64中表示%rip，给出将要执行的下一条指令在内存中的地址。
• 整数寄存器：包含16个命名位置，分别存储64位值，可以存储地址或整数数据。
• 条件码寄存器：保存算术或逻辑指令的状态信息
• 一组向量寄存器：存一个或多个整数或浮点数值。

程序代码的内存组成部分

• 可执行代码
• 系统需要的信息
• 用来管理过程调用和返回的运行时栈
• 用户分配的内存块（malloc）

3.2.2 代码示例

机器代码与对应的反汇编器特性：

• x86-64的指令长度从1到15个字节不等。
• 设计指令格式的方式是，从某个位置开始，可将字节唯一地解码成机器指令。
• 反汇编器只是将基于机器代码文件中的字节序列来确定汇编代码。