c - 解码C代码的等效汇编代码

Question

为了查看一些 C 代码的编译器(汇编)输出，我用 C 编写了一个简单的程序并使用 gcc 生成了它的汇编文件。

代码是这样的:

#include <stdio.h>  

int main()  
{  
    int i = 0;

    if ( i == 0 )
    {
        printf("testing\n");
    }

    return 0;  
}  

为它生成的程序集在这里(只有main函数):

_main:  
pushl   %ebpz  
movl    %esp, %ebp  
subl    $24, %esp  
andl    $-16, %esp  
movl    $0, %eax  
addl    $15, %eax  
addl    $15, %eax  
shrl    $4, %eax  
sall    $4, %eax  
movl    %eax, -8(%ebp)  
movl    -8(%ebp), %eax  
call    __alloca  
call    ___main  
movl    $0, -4(%ebp)  
cmpl    $0, -4(%ebp)  
jne L2  
movl    $LC0, (%esp)  
call    _printf  
L2:  
movl    $0, %eax  
leave  
ret  

我完全无法关联 C 代码和汇编代码。代码所要做的就是将 0 存储在寄存器中并将其与常量 0 进行比较并采取适当的措施。但是集会中发生了什么？

Answer 1

由于 main 是特殊的，您通常可以通过在另一个函数中执行此类操作来获得更好的结果(最好是在没有 main 的自己的文件中)。例如:

void foo(int x) {
    if (x == 0) {
       printf("testing\n");
    }
}

作为汇编可能会更清楚。这样做还可以让您通过优化进行编译并仍然观察到条件行为。如果您要使用高于 0 的任何优化级别编译原始程序，它可能会取消比较，因为编译器可以继续计算结果。使用这段代码，比较的一部分对编译器是隐藏的(在参数 x 中)，因此编译器无法进行此优化。

额外的东西实际上是什么

_main:  
pushl   %ebpz  
movl    %esp, %ebp  
subl    $24, %esp  
andl    $-16, %esp

这是为当前函数设置栈帧。在 x86 中，堆栈帧是堆栈指针的值(16、32 或 64 位的 SP、ESP 或 RSP)和基指针的值(BP、EBP 或 RBP)之间的区域。这应该是局部变量存在的地方，但实际上不是，在大多数情况下显式堆栈帧是可选的。不过，使用 alloca 和/或可变长度数组需要使用它们。

这种特殊的栈帧结构与非main 函数不同，因为它还确保栈是 16 字节对齐的。 ESP 的减法增加了堆栈大小，足以容纳局部变量，andl 有效地从 0 减到 15，使其 16 字节对齐。这种对齐方式似乎过分了，除了它会强制堆栈也开始缓存对齐和字对齐。

movl    $0, %eax  
addl    $15, %eax  
addl    $15, %eax  
shrl    $4, %eax  
sall    $4, %eax  
movl    %eax, -8(%ebp)  
movl    -8(%ebp), %eax  
call    __alloca  
call    ___main 

我不知道这一切是做什么的。 alloca 通过改变堆栈指针的值来增加堆栈帧的大小。

movl    $0, -4(%ebp)  
cmpl    $0, -4(%ebp)  
jne L2  
movl    $LC0, (%esp)  
call    _printf  
L2:  
movl    $0, %eax  

我想你知道这是做什么的。如果不是，则 call 之前的 movl 会将字符串的地址移动到堆栈的顶部位置，以便 printf 可以检索它。它必须在堆栈上传递，以便 printf 可以使用它的地址来推断 printf 的其他参数的地址(如果有的话，在这种情况下没有)。

leave  

这条指令删除了前面提到的栈帧。它本质上是 movl %ebp, %esp 后跟 popl %ebp。还有一个 enter 指令可以用来构造堆栈帧，但是 gcc 没有使用它。当未显式使用堆栈帧时，EBP 可用作通用寄存器，而不是 leave，编译器只会将堆栈帧大小添加到堆栈指针，这会将堆栈大小减少帧大小。

ret

这个不用多说了吧

当您使用优化进行编译时

我相信你会用不同的优化级别重新编译所有这些，所以我会指出一些你可能会觉得奇怪的可能发生的事情。我观察到 gcc 分别用 puts 和 fputs 替换了 printf 和 fprintf，当格式字符串不包含任何 % 并且没有传递其他参数时。这是因为(出于多种原因)调用 puts 和 fputs 的成本要低得多，而且最终您仍能得到想要打印的内容。