x86、win32 上空程序的 GCC 汇编输出

Question

我编写空程序是为了惹恼 stackoverflow 程序员，而不是。我只是在探索 gnu 工具链。

现在，以下内容对我来说可能太深了，但为了继续空程序传奇，我已经开始检查 C 编译器的输出，即 GNU 所消耗的东西。

gcc version 4.4.0 (TDM-1 mingw32)

test.c：

int main()
{
    return 0;
}

gcc -S test.c

    .file   "test.c"
    .def    ___main;    .scl    2;  .type   32; .endef
    .text
.globl _main
    .def    _main;  .scl    2;  .type   32; .endef
_main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    andl    $-16, %esp
    call    ___main
    movl    $0, %eax
    leave
    ret 

你能解释一下这里发生了什么吗？这是我努力理解的。我使用了 as 手册和我最少的 x86 ASM 知识：

• .file "test.c" 是逻辑文件名的指令。
• .def：根据文档“开始定义符号名称的调试信息”。什么是符号（函数名/变量？）以及什么样的调试信息？
• .scl：文档说“存储类可能会标记符号是静态的还是外部的”。这与我从 C 中了解到的静态和外部相同吗？那“2”是什么？
• .type：存储参数“作为符号表条目的类型属性”，我不知道。
• .endef：没问题。
• .text：现在这是有问题的，它似乎是所谓的部分，我已经读到它是代码的地方，但文档没有告诉我太多。
• .globl “使符号对ld可见。”，手册对此说得很清楚。
• _main：这可能是我的主函数的起始地址（？）
• pushl_：长（32位）推送，将EBP放在堆栈上
• movl：32位移动。伪-C：EBP = ESP;
• andl：逻辑与。伪 C：ESP = -16 & ESP，我真的不明白这有什么意义。
• call：将 IP 压入堆栈（以便被调用的过程可以找到返回的路）并在 __main 所在位置继续。 （什么是 __main？）
• movl：这个零必须是我在代码末尾返回的常量。 MOV 将这个零放入 EAX 中。
• leave：在 ENTER 指令（？）之后恢复堆栈。为什么？
• ret：返回到堆栈中保存的指令地址

感谢您的帮助！

Answer 1

.文件“test.c”

以 . 开头的命令是对汇编器的指令。这只是说这是“file.c”，该信息可以导出到exe的调试信息。

.def ___main; .scl 2；
.输入32； .endef

.def 指令定义调试符号。 scl 2 表示存储类别 2（外部存储类别）。type 32 表示此 sumbol 是一个函数。这些数字将由 pe-coff exe 格式定义。

___main 是一个名为的函数，负责处理 gcc 所需的引导（它将执行诸如运行 c++ 静态初始化程序和其他所需的内务处理之类的操作）。

<前><代码>.文本

开始文本部分 - 代码位于此处。

.globl_main

将 _main 符号定义为全局符号，这将使其对链接器和链接的其他模块可见。

<前><代码>.def _main; .scl 2； .输入32； .endef

与 _main 相同，创建调试符号，表明 _main 是一个函数。这可供调试器使用。

_主要：

开始一个新标签（它最终会是一个地址）。上面的 .globl 指令使该地址对其他实体可见。

<前><代码>pushl %ebp

将旧的帧指针（ebp 寄存器）保存在堆栈上（以便在该函数结束时可以将其放回原位）

movl %esp, %ebp

将堆栈指针移至 ebp 寄存器。 ebp通常被称为帧指针，它指向当前“帧”（通常是函数）内的堆栈顶部值，（通过ebp引用堆栈上的变量可以帮助调试器）

andl $-16，%esp

将堆栈与 fffffff0 相加，有效地将其对齐在 16 字节边界上。访问堆栈上对齐的值比访问未对齐的值要快得多。所有这些前面的指令几乎都是标准的函数序言。

call        ___main

调用 ___main 函数来初始化 gcc 需要的东西。 Call会将当前指令指针压入堆栈并跳转到___main的地址

movl $0, %eax

将 0 移至 eax 寄存器，（返回 0 中的 0；）eax 寄存器用于保存 stdcall 调用约定的函数返回值。

离开

离开指令几乎是简写

movl ebp,esp
流行的ebp

即它“撤消”在函数开始时完成的操作 - 将帧指针和堆栈恢复到以前的状态。

返回

返回调用该函数的人。它将从堆栈中弹出指令指针（相应的调用指令将放置在那里）并跳转到那里。

Answer 2

这里概述了一个非常相似的练习：http://en.wikibooks.org/wiki/X86_Assembly/GAS_Syntax

你已经明白了大部分内容——我只是做一些额外的注释来强调和补充。

__main 是 GNU 标准库中的一个子例程，负责各种启动初始化。对于 C 程序来说，这并不是绝对必要的，但只是在 C 代码与 C++ 链接时才需要。

_main 是您的主子例程。由于 _main 和 __main 都是代码位置，因此它们具有相同的存储类和类型。我还没有挖掘出 .scl 和 .type 的定义。通过定义一些全局变量，您可能会得到一些启发。

前三个指令正在设置一个堆栈帧，这是子例程工作存储的技术术语——大部分是本地变量和临时变量。压入ebp保存调用者栈帧的基址。将 esp 放入 ebp 设置堆栈帧的基础。 andl 将堆栈帧与 16 字节边界对齐，以防堆栈上的任何局部变量需要 16 字节对齐（对于 x86 SIMD 指令需要这种对齐，但对齐确实可以加快普通类型的速度，例如int 和 float

此时，您通常期望 esp 在内存中向下移动，为局部变量分配堆栈空间。 因此 gcc 不会打扰

__main 的调用对于主入口点来说是特殊的，通常不会出现在子例程中。

您的 main 没有， 推测寄存器 eax 是在二进制规范中放置整数返回代码的地方，leave 撤消堆栈帧，ret 返回调用者。在这种情况下，调用者是低级 C 运行时，它将执行额外的操作（例如调用 atexit() 函数、设置进程的退出代码并要求操作系统终止进程）。 。

Answer 3

关于 andl $-16,%esp

• 32 位：十进制的 -16 等于十六进制表示的 0xfffffff0
• 64 位：十进制的 -16 等于十六进制表示的 0xffffffffffffffff0

所以它将掩盖最后 4 ESP 位（顺便说一句：2**4 等于 16）并将保留所有其他位（无论目标系统是 32 位还是 64 位）。

Answer 4

除了 andl $-16,%esp 之外，这是有效的，因为将低位设置为零将始终调整 %esp 的值向下，在 x86 上堆栈向下增长。

Answer 5

我没有所有的答案，但我可以解释我所知道的。

函数使用ebp来存储esp在其流程中的初始状态，这是对传递给函数的参数在哪里以及它自己的局部变量在哪里的引用。函数所做的第一件事是保存给定 ebp 执行 pushl%ebp 的状态，这对于进行调用的函数至关重要，然后将其替换为它自己的当前堆栈位置 esp 执行 movl %esp, %ebp。此时将 ebp 的最后 4 位清零是 GCC 特有的，我不知道为什么这个编译器会这样做。不做它也会起作用。现在终于进入正题了，调用___main，__main是谁？我也不知道......也许更多的 GCC 特定过程，最后你的 main() 所做的唯一一件事是，使用 movl $0, %eax 和 Leave< 将返回值设置为 0 /code> 与 movl %ebp, %esp; 相同popl %ebp 恢复 ebp 状态，然后 ret 完成。 ret 弹出 eip 并从该点继续线程流，无论它在哪里（因为它的 main()，这个 ret 可能会导致一些处理 eip 结束的内核过程）程序）。

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