課程設(shè)計(jì)匯編語言大作業(yè)

匯編語言大作業(yè)

C語言的秘密

2014年11月19日

目錄

引言......................................................5

1.比較C語言與ASM要素............................................5

2.深入闡述c語言實(shí)現(xiàn)................................................5

第一章簡要描述對(duì)應(yīng)關(guān)系...................................5

1.常量..............................................................5

2.不同類型變量.......................................................5

|一般數(shù)據(jù)類型.............................................................5

I指針.....................................................................5

|字符串...................................................................6

|多維數(shù)組.................................................................6

|結(jié)構(gòu)體..................................................................6

|類.......................................................................6

3.計(jì)算常、變量表達(dá)式...............................................7

|簡單計(jì)算.................................................................7

|位運(yùn)算...................................................................7

4.宏...............................................................7

5.函數(shù)，子程序.....................................................8

6.其他結(jié)構(gòu)的匯編對(duì)應(yīng)...............................................8

第二章深入闡述C語言的實(shí)現(xiàn)...............................8

1.內(nèi)存的使用........................................................8

|斷頭...................................................................8

|代碼段..................................................................8

|部分無法用立即數(shù)表示的常量...............................................8

|聲明注釋.................................................................9

|全局變量，靜態(tài)變量.......................................................9

I需求文件，函數(shù)，鏈接庫等.................................................9

|棧......................................................................10

2.類型.............................................................10

全局變量和局部變量的不同分配...........................................10

普通變量................................................................11

字符串.................................................................11

多維數(shù)組...............................................................11

指針....................................................................11

結(jié)構(gòu)體.................................................................11

類.....................................................................12

3.指針............................................................14

存儲(chǔ)方式...............................................................14

指針取值（*p）................................................................................................................................14

指針傳遞...............................................................14

4.函數(shù)............................................................14

確保堆棧平衡（上層函數(shù)）................................................14

傳參數(shù)（百函數(shù)）.....................................................15

中間層.................................................................15

函數(shù)保護(hù)主ebp.................................................................................................................................15

堆棧讓出子程序變量空間.................................................16

執(zhí)行函數(shù)體..............................................................16

準(zhǔn)備返回值..............................................................16

5.堆?？蚣?.......................................................18

6.全局、局部變量....................................................19

全局變量...............................................................19

局部變量...............................................................19

7.算數(shù)運(yùn)算及表達(dá)式計(jì)算............................................19

常量表達(dá)式..............................................................20

簡單變量表達(dá)式計(jì)算.....................................................20

需要存儲(chǔ)中間變量的表達(dá)式計(jì)算...........................................20

8.C語言編譯、連接、裝入內(nèi)存......................................21

編譯....................................................................21

鏈接....................................................................21

裝入內(nèi)存.........................................................21

9.C語言IO功能實(shí)現(xiàn)...............................................21

第三章C語言與匯編語言優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)場合.......................21

1.C語言優(yōu)點(diǎn)，匯編語言的不足......................................21

2.匯編語言優(yōu)點(diǎn),C語言的不足......................................21

3.C語言使用場合..................................................22

4.匯編語言使用場合................................................22

第四章課程收獲及想法..............................................22

1.收獲及想法......................................................22

2.一些建議........................................................23

引言

1,比較C語言與ASM要素

具體比較內(nèi)容為：各種類型-含字符串及多維數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)聯(lián)合-可嵌

套、類-可繼承等，常量變量及表達(dá)式，算術(shù)及邏輯運(yùn)算，宏與子程序-

函數(shù)，全局變量、局部變量-含靜態(tài)變量，參數(shù)及傳遞-傳值或地址、返回

值等。

2.深入闡述c語言實(shí)現(xiàn)

具體闡述內(nèi)容為：類型、指針、函數(shù)、堆?？蚣堋?shù)、全局、局部變量，

類的private,public域及成員函數(shù)及以及10功能的實(shí)現(xiàn)，結(jié)合有符號(hào)、

無符號(hào)數(shù)及其運(yùn)算，表達(dá)式與宏等論述C程序到底如何編譯、連接、裝

入內(nèi)存以及與執(zhí)行的。

第一章簡要描述對(duì)應(yīng)關(guān)系

1.常量

常量如果是數(shù)，那么會(huì)被轉(zhuǎn)化成立即數(shù)。而字符串常量會(huì)保存在一塊

固定的內(nèi)存中，等使用時(shí)復(fù)制過來，或直接使用其地址。具體會(huì)在第

二章內(nèi)存使用中詳細(xì)介紹。

2.不同類型變量

一般數(shù)據(jù)類型

C語言中對(duì)于變量的聲明并沒有翻譯成匯編命令，對(duì)于沒有初始化的

變量，不對(duì)應(yīng)匯編指令，對(duì)于初始化的變量，也沒有聲明語句，只是

把變量賦值。

1DOUZuuuumovaworapTrLaZjTZ

longlongalongl;1

intb[][3]={{1,2,3：},{3,4}}；

tOO2D3DC9C745A801000000movdwordptr[b].l

OO2D3DDOC745AC02000000movdwordptr[ebp-54h]t2

OO2D3DD72OxC7199po0000movdwordptr[ebp-50h]t3

OO2D3DDEr乎ofPh000000movdwordPtr[ebp-4ch],3

OO2D3DE5C745B804000000movdwordPtr[ebp-48h].4

OO2D3DEC33COxoreax,eax

OO2D3DEE8945BCmovdwordPtr[ebp-44h],eax|

?指針

指針在c語言中被編譯成了一個(gè)4字節(jié)的變量，這個(gè)變量存放的是

地址值。指針指向一個(gè)變量的地址時(shí)，使用的是lea命令。

int*p=<&al;

00083DF18D45E4leaeax,[al]

00083DF489459Cmovdwordptr[p],eax|

?字符串

C語言中的字符串是一個(gè)字符數(shù)組，數(shù)組中存放著字符，并在最后補(bǔ)

\0,常量字符串在復(fù)制時(shí)采用寄存器暫存的方式復(fù)制。

73uuuuuub1

6768696a6b6f7o

xOOBBAOOE6dghijklmnop

7172737475797a

IX00BBA018o0oooooooo770o0oqrstuvwxyz

IX00BBA022o1ooooooo100010o

X00BBA02Co0ooo1oooo000o0o

ix00BBA03601

?多維數(shù)組

C語言中多維數(shù)組實(shí)際上是一段維數(shù)相乘大小的一維數(shù)組。對(duì)應(yīng)內(nèi)存

一維數(shù)組(各維度的積)*sizeof(type)的區(qū)域。初始化時(shí)沒有初始化

的會(huì)被附0。

?ntb[][J]-{(1.2.3).(3.4}):OxOOSc，78ccccccccccccccccc????????

45M01000000movdwordptr[b].l

dwordptrOxOOGcr7940100000002000000...............

0x005c?：9C0300000003000000...............

dwordptrOxOOSCF7A404000000....

cMordperf?bp-.)????????

dwordptr(?bp-3Sh].40*0050'ACCCCCccCCCCCCcccc

OxOOS<F'B402000000cccccccc....rm

xor

OMOOSCFTBCCCCCCCCC01000000rtrt....

?結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體是一種類型定義，定義并不對(duì)應(yīng)指令。

結(jié)構(gòu)體在c語言中被處理成連續(xù)的多個(gè)變量，在函數(shù)中調(diào)用的時(shí)候會(huì)

使用一個(gè)對(duì)ebp的偏移量進(jìn)行不同字段的檢查。

MyStructlmstl={1,'a')；

OOE315EFC7458001000000movdwordptr[mstl],1

00E315F6C6458461movbyteptr[ebp-7ch]t61h

OOE315FA33COxoreax,eax

OOE315FC66894585movwordptr[ebp-7Bh],ax

0E31600884587movbyteptr[ebp-79h],al

?類

類亦是一種類型，定義并不對(duì)應(yīng)指令。

對(duì)象的聲明時(shí)會(huì)調(diào)用類對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)，作用域結(jié)束的時(shí)候執(zhí)行析構(gòu)

函數(shù)。每次調(diào)用類的函數(shù)時(shí)初始化ecx為類的this指針，用此方法

來區(qū)分不同的類。

testclasscla(2);

00BB16036A02push2

testclasscla(2);

00BB16058D8D74FFFFFFleaecx,[cla]

00BB160BE8A4FAFFFFcalltesrclass::restclass(0BB10B4h)

00BB1610C745FC00000000movdwordptr[ebp-41,0

3.計(jì)算常、變量表達(dá)式

?簡單計(jì)算

常量表達(dá)式被編譯器計(jì)算成立即數(shù)，變量表達(dá)式中的常量運(yùn)算被編譯

器在編譯時(shí)計(jì)算出來，表達(dá)式中變量的計(jì)算被編譯成對(duì)于eax,ecx,

edx,esi等寄存器的運(yùn)算,包括mov,add,sub,imul,idiv等。

表達(dá)式計(jì)算會(huì)在之后的第二章深入闡述中詳細(xì)描述。

printf(”%s,%d”，s,al+a2);

1393B388B45E4moveax,dwordptr[al

1393B3B0345D8_____________add__________eax.dwordDtr「a2

?位運(yùn)算

c語言翻譯出的位運(yùn)算是使用shlxorandor等進(jìn)行移位、異或、與、

或運(yùn)算的。特別的，對(duì)于long或longlong等長于4字節(jié)的數(shù)據(jù),

移位運(yùn)算使用函數(shù)，如下圖中的_allshl等進(jìn)行運(yùn)算。

printf(n%s,%d,%L",s,,al?4A0x40,alongl?18);

)0BB163A80BD9BFEFFFF00cmpbyteptr[ebp-165h],0

)0BB1641750Djnemain+0F0h(0BB1650h)

)0BB164368CF17BB00push0BB17CFh

)0BB1648E87BFAFFFFcal1_RTC_uninituse(0BB10c8h)

)0BB164D83C404addesp,4

)08816508B45BCmoveax.dwordptr[alongl]

)08816538B55COmovedx,dwordptr[ebp-40h]

)0BB1656Bl12movcl,12h

)0BB1658E8F3F9FFFFcal1_allshl(0BB1050h)

)0BB165D8BF4movesi,esp

)0BB16SF52pushedx

)0BB166050pusheax

)0BB16618B45D8moveax,dwordPtr[al]

)0BB1664ClE004shleax,4

)0BB166783F040xoreax,40h

)0BB166A50pusheax

)0BB166B8D4DE4leaecx,[s]

)0BB166E51pushecx

)0BB166F686478BB00push0BB7864h

)0BB1674FF1518BlBB00calldwordptrds:[0BBB118h]

)0BB167A83C414addesp,14h

)0BB167D3BF4cmpesi,esp

)0BB167FE8CBFAFFFFcall_RTC_checkEsp(0BB114Fh)|

4.宏

宏在編譯前被替換之后再進(jìn)行編譯，宏定義存在多種情況，也會(huì)被編譯為

多種情況。

條件編譯，c語言的宏可以包含類似#ifdef#else#endif等條件編譯指

令，這些指令嵌套的C語言內(nèi)容可以只編譯分支中的代碼，這解決了重定

義和跨平臺(tái)的問題。

5.函數(shù)，子程序

函數(shù)與子程序都會(huì)被寫成匯編中的子程序，使用call方式調(diào)用。

printint(g_int);

00BB16F6Al00AOBB00puSheax,dwordptrds:[OOBBAOOO

00BB16FB50eai1eax

00BB16FCE8F9F9FFFFaddprintint(OBBlOFAh)

00BB170183C404esp,4

6.其他結(jié)構(gòu)的匯編對(duì)應(yīng)

由于其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)存方面較多，甚至有些并不能簡單闡述，所以將有關(guān)

"全局變量、局部變量-含靜態(tài)變量，參數(shù)及傳遞-傳值或地址、返回值等"

的匯編對(duì)應(yīng)放在第二章中相關(guān)部分一起說明。

第二章深入闡述C語言的實(shí)現(xiàn)

1.內(nèi)存的使用

一個(gè)程序在內(nèi)存中是這樣分配，由上到下依次是內(nèi)存低地址到內(nèi)存高地址。

每段存儲(chǔ)空間中都有大量以o填充的無意義字節(jié)分隔。

?程序頭

?代碼段

在加載如內(nèi)存的低地址的位置存放著代碼（指令工

?部分無法用立即數(shù)表示的常量

此處存放的是如printf使用的常量字符串，初始化使用的常量字符

串等等。這些字符串是相鄰存放的，但是他們都對(duì)齊了4字節(jié)，沒

有對(duì)齊的用0補(bǔ)齊。如字符串"abcdef"字符串加上最后的‘\0'

一共占7字符，系統(tǒng)增加一個(gè)0補(bǔ)齊4的倍數(shù)。

OxOOAE583C00000000bO056a54

OxOOAE5844000000000c000000

0X00AES84C1400000080670100

OxOOAE58548059000025640000

OXOOAE585C616e636465660000

OXOOAE586425732c25642c254c

OXOOAE586C000000005f005f00

OxOOAE58746e0'e?(J。074006900

?聲明注釋

再向下保存了一些程序的聲明，比如esp使用方式、Microsoft的一

些程序定義，以及工程位置等信息。

)XOOAE59EC00..00；工,00：0000

)X00AES9F40000000000000000

)XOOAE59FC0000000054686520....The

)XOOAE5AO476616c7565206f66valueof

)xOOAESAOC2045535020776173ESPwas

)XOOAE5A14206e6f742070726fnotpro

)X00AE5A1C706S726c79207361perlysa

)x00AE5A24766564206163726fvedaero

)XOOAE5A2C737320612066756essafun

)xOOAE5A346374696f6e206361ctionca

)xOOAE5A3C6c6c2e202054686911.Thi

)x00AE5A447320697320757375sisusu

)x00AE5A4C616c6c7920612072allyar

)xOOAE5A546573756c74206f66esultof

)xOOAE5A5C2063616c6c696e67calling

)XOOAE5A6420612066756e6374afunct

5XOOAE5A6C696f6e206465636ciondeci

)x00AE5A746172656420776974aredwit

)x00AESA7c68206f6e65206361honeca

JX00AESA846c6c696e6720636fHingco

)X00AE5A8C6e76656e74696f6envention

)x00AE5A942077697468206120witha

)X00AESA9C66756e6374696f6efunction

JX00AESAA420706f696e746572pointer

)X00AE5AAC206465636c617265declare

)X00AESAB46420776974682061dwitha

JxOOAESABC206469666665726Sdiffere

)xOOAE5AC46e742063616c6c69ntcalli

)X00AE5ACC6e6720636f6e7665ngconve

)X00AESAD46e74696f6e2e0aOdntion...

)X00AE5ADC0000000000000000

)X00AESAE40000000000000000

)X00AE$AEC0000000000000000

)XOOAE5AF40000000000000000

)X00AE5AFC0000000000000000

)XOOAESBO40000000000000000

)x00AE5B0C0000000041206361....Aca

)xOOAE5814737420746f206120sttoa

)X00AE5B1C736d616c6c6S7220smaller

)xOOAE5B24646174612074-970datatyp

)xOOAE5B2C6520686173206361ehasca

)X00AE5B3475736S642061206cuseda1

6L2321.206f66也皿ossofd

?全局變量，靜態(tài)變量

全局變量是指C語言中函數(shù)外聲明的變量。這種變量的作用域?yàn)槲?/p>

件域。特別的，c語言中函數(shù)中的靜態(tài)變量實(shí)際上在實(shí)現(xiàn)上是和全局

變量不做區(qū)分的。

）：OxOOF3802c0a00000061626364????abed

0X00F3803465666768696a6b6cefghijkl

intg_int=10;OxOOF3803c6d6e6f7071727374mnopqrsr

chars[]="abedefghijklmnopqrj0x00F3804475767778797a0000uvwxyz..

?需求文件，函數(shù)，鏈接庫等

0000000000000000

3e077072696e7466>.printf

00004d5356435231..MSVCRl

3230442e646c6c0020D.dll.

57015f4352545f52W._CRT_R

54435f494e495457TC_INITW

00008d015f586370..?._Xcp

7446696c74657200tFilter.

44025f616d73675fD._amsg_

657869740000d801exit..?.

5f5f6765746d6169_getmai

6e61726773001702nargs...

5f5f7365745f6170一sejap

705f747970650000P-type..

5d015f4372744462]._crtDb

675265706f727457gReportw

00006e015f437274..n._crt

536574436865636bsetcheck

436f756e74008f06count.?,

657869740000b602exit..?.

St65786974005c02_exit.\?

5f63657869740000_cexit..

6f025f636f6e6669o._confi

677468726561646cgthreadl

j_

棧結(jié)構(gòu)是c語言程序中最主要的存儲(chǔ)位置。進(jìn)入主函數(shù)后幾乎所有

變量都存在棧中。

0X0080FDC4ccccccc.cccccc(:cc????????

°。0x0080FDC48453572ccccccc<:cc????????

VAWWfVU*f~CC**cvxv-tcccccc?:cc????????

0x0080FDDCccCCCCCcccccc<:cc????????

0X0080FDE4ccCCCCc,Cccccc(:cc????????

0x0080FDECccccccccccccc(:cc????????

OxOO8OFDF4ccccccccccccc(:cc????????

0x0080FDFCccccccccccccc(:cc????????

0X0080FE04ccccccccccccc(:cc????????

0X0080FE0C010000006100(X)00....a...

0x0080FE14ccccccccccccc<:cc????????

OXOO8OFE1C64fe8000CCCCC(:ccd?€.????

0X0080FE24cccccccc0100(X)00????....

0X0080FE2C0200000003000()00..................

0X0080FE34030000000400(X)00..................

OXOO8OFE3C00000000ccccc(:cc....????

0X0080FE44cccccccc0100(X)00????....

0X0080FE4C00000000ccccc(:cc....????

2.類型

?全局變量、靜態(tài)變量和局部變量

全局變量和靜態(tài)變量是保存在上節(jié)提到的全局變量保存空間內(nèi)的，是

連續(xù)存儲(chǔ)的。而局部變量存儲(chǔ)在堆棧段，中間相隔8字節(jié)以cc填充

的空間。

下圖展示的是全局變量的存儲(chǔ)方式，存儲(chǔ)在堆棧段，每個(gè)變量需要對(duì)

齊4字節(jié)，如字符'z'之后被填上3字節(jié)0,對(duì)齊內(nèi)存地址為4的

倍數(shù)。對(duì)其之后的變量順序擺放，并沒有間隔。

OxOOOA8O2c0a0000007a000000

OxOOOA8O346162636465666768abcdefgh

intg_int■10;OxOOOA8O3C696a6b6c6d6e6f70ijklmnop

chara-,z';0X000A80447172737475767778qrstuvwx

chars[]="abcdefghijklmnopqr:0X000A804C797a000000000000yz.....

下圖展示的是堆棧端內(nèi)局部變量分配時(shí)的補(bǔ)齊和間隔。可見，每個(gè)變

量都對(duì)齊4字節(jié)，沒對(duì)齊的用0補(bǔ)齊，每個(gè)變量之間相隔8個(gè)字節(jié)

的CC,這個(gè)CC是進(jìn)入函數(shù)時(shí)預(yù)先填入的，詳見函數(shù)一節(jié)。

6x668OFDC4ccccccccccccc:cc????????

0X0080FDC48453572*ccccccc:cc????????

w'tvCcccccc:cc????????

0X0080FDDCCCCCCCCcccccc:cc????????

0X0080FDE4CCCCCCCcccccc:cc????????

0X0080FDECccccccccccccc:cc????????

0X0080FDF4CCCCCCCcccccc:cc????????

OxOO8OFDFCCCCCCCCcccccc:cc????????

OXOO8OFEO4CCCCCCCcccccc:cc????????

OxOO8OFEOC010000006100(X)0^)a

0X0080FE14CCCCCCCcccccc：CC????????

OxOO8OFElc64fe8000ccccc:ccd?€.????

0x0080FE24CCCCCCCc0100(X)00????....

OxOO8OFE2c020000000300(X)00................

0X0080FE34030000000400(X)00................

OxOO8OFE3C00000000ccccC(:cc....????

0X0080FE44cccccccc0100(X)00????....

0x0080FE4c00000000ccccc(:cc....????

?普通變量

普通變量對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，使用時(shí)對(duì)應(yīng)[ptr],初始化使用立即數(shù)，計(jì)算

時(shí)使用eax保存，超過4位另使用其他寄存器操作。

?指針

指針在c語言中被編譯成了一個(gè)4字節(jié)的變量，這個(gè)變量存放的是

地址值。具體會(huì)在本章指針一節(jié)詳細(xì)介紹。

?結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體聲明不會(huì)翻譯成指令，只是在調(diào)用和初始化的時(shí)候，編譯

器自動(dòng)翻譯成相應(yīng)的地址偏移，如下圖，我們定義的結(jié)構(gòu)體如下。

structMyStruct2

(

charcl;

charc2;

)；

structMyStructl

(

intinti;

charc;

MyStruct2x;

)；

如下圖，可見一個(gè)結(jié)構(gòu)體被翻譯成如此5句指令。這5條指令都

是用于初始化的。在結(jié)構(gòu)體0偏移位置，置1。給第二個(gè)元素c

賦值'a'既61h,這里可以看出，給其他字段賦值時(shí)使用的是相

對(duì)ebp的偏移,C語言中保留結(jié)構(gòu)體形式，實(shí)為另一個(gè)局部變量。

之后會(huì)給沒有賦值的其他字段負(fù)0,這里采用的方法是，使用

xoreax,eax命令將eax置零,再寫入其他字段中。

Mystructlmstl={1,'a'）；

009C3DF7C7458C01000000movdwordptr[mstl],1

00x9C3DF7102394791，'&'}；

005匕nuL匚2DUmovbyteprr[ebp-70h],61h

009C3E0233coxoreax,eax

009C3E0466894591movwordptr[ebp-6Fh],ax

009C3E08884593movbyteptr[ebp-6Dh],al

類的對(duì)象對(duì)應(yīng)一塊獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域和一塊共享的函數(shù)代碼，特別的

static變量使用的是一塊公用的存儲(chǔ)區(qū)域。所有類的對(duì)象都使用一塊

代碼(函數(shù))，而使用ecx保存的this指針指向的數(shù)據(jù)段不同，來區(qū)

分不同的對(duì)象。

類的初始化

類的定義為

classtestclass

(

public:

testclass();

-testclass();

testclass(inta);

private:

intdata;

intdata2;

)；

testclass::testclass(inta)

(

data=a;

data2=a*2;

)

對(duì)象的定義和構(gòu)造如下圖。

testclasscla(2);

OOBB16O36A02push