深入理解计算机系统 学习笔记03

程序的机器级表示

程序编码

1. gcc -Og -o p p1.c p2.c

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• -Og: 告诉编译器会生成符合C代码的机器代码优化等级，较高级别的优化选项有-O1、-O2
  

1. gcc -Og -S mcstore.c

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• -S: 运行编译器，产生一个汇编文件.s（通常还会继续调用汇编器产生目标代码文件.o）
  

1. gcc -Og -c mstore.c

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• -c: 编译并汇编该代码，产生目标文件mstore.o（它是二进制格式的，无法直接查看）
  

.o结尾的已经是字节序列了。
Q1：如何展示程序的字节表示？
反汇编器程序：根据机器代码产生一种类似汇编代码的格式。

1. objdump -d mstore.o

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反汇编器只基于机器代码中的字节序列确定汇编代码，而不用访问该程序的源代码。
2025-06-04 20:25:24 星期三
第三章看得很粗糙。
下面整理一下第三章我看过的、并认为有收获的，有意思的，记录下来。
首先，我们编写的程序是如何变成二进制字节的？
以C语言为例。
我们编写好的.c文件会通过预处理器先进行宏替换。
预处理器主要是做一些文本替换的工作，如#include ，预处理器会将这个命令替换成头文件的内容；又或者说，#define INT_MAX 65535，预处理器但凡碰到INT_MAX都会把它替换成65535。
预处理完成后，由编译器将.c文件编译成汇编语言文件.s。
汇编语言再经过汇编器处理会生成.o文件，这就是二进制文件了。
（反汇编器可以基于字节序列确定汇编代码）
最后，由链接器将不同文件的二进制文件链接到一起形成.exe。
整个第三章讲的基本都是机器指令。
感觉没什么用（个人拙见）。
不过还是有些收获的。
x86_64的栈是由高地址向低地址扩展的。
如
long x1;
long x2;
如果上述两句C语言代码是函数体中的局部变量，那栈会先开辟一段空间，栈区地址是从高到低的。x1会被放在低地址上，x2会被放在高地址上。

但是我发现在DevC++上编译的不太一样，很明显x1在高地址，x2在低地址。
额，我也解释不清楚。
可能GCC优化了，毕竟这本书可能是老了。
第二点是字节对齐

1. struct S3{
2. char c;
3. int i[2];
4. double v;
5. }

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像这样一段程序，char占1个字节，int占4个字节，数组也就占8个字节，double占8个字节。
因为字节对齐的缘故，char的偏移地址是0，数组的偏移地址为4，因为字节对齐会对齐成2、4、8的整数倍？？？v的偏移地址16。
对齐原则：任何K字节的基本对象的地址必须是K的倍数。
最后是内存越界引用和缓冲区溢出。
缓冲区溢出是栈在函数调用时开辟了一个缓冲区空间，如果这个缓冲区溢出，那就可能导致提前压入栈中的返回地址的值被覆盖，那程序怎么返回呢？
针对缓冲区溢出，现在的系统都采用

• 栈随机化：每次运行程序得到的栈地址都不一样，神奇吧
  
• 栈破坏检测：在溢出区的上头有个金丝雀，相当于标志位吧，如果发生溢出，那这个金丝雀的值就会被覆盖，一旦它发生了变化，程序就会报错。
  
• 支持变长栈帧：x86_64代码使用一个寄存器作为栈指针
  

最后是浮点代码，讨论的东西和浮点数有关。
说是将浮点数转换成整数时会发生截断，这个截断会把值向0进行舍入。
OK，大概就是这样。
看得比较粗糙，对一些东西也比较模糊，不知道这一章有啥用。

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