帮助理解 GDB 中非常基本的 main() 反汇编

Question

嘿哟，

我写了这个非常基本的 main 函数来实验反汇编，也为了看看并希望了解底层发生了什么：

int main() {
  return 6;
}

使用 gdb 来 disas main 会产生这样的结果：

0x08048374 <main+0>:    lea    0x4(%esp),%ecx
0x08048378 <main+4>:    and    $0xfffffff0,%esp
0x0804837b <main+7>:    pushl  -0x4(%ecx)
0x0804837e <main+10>:   push   %ebp
0x0804837f <main+11>:   mov    %esp,%ebp
0x08048381 <main+13>:   push   %ecx
0x08048382 <main+14>:   mov    $0x6,%eax
0x08048387 <main+19>:   pop    %ecx
0x08048388 <main+20>:   pop    %ebp
0x08048389 <main+21>:   lea    -0x4(%ecx),%esp
0x0804838c <main+24>:   ret  

这是我对我认为会发生的事情的最佳猜测以及我需要逐行帮助的内容：

lea 0x4(%esp),%ecx

将 esp + 4 的地址加载到 ecx 中。 为什么我们要向 esp 添加 4？

我在某处读到这是命令行参数的地址。但是当我执行 x/d $ecx 时，我得到了 argc 的值。 实际的命令行参数值存储在哪里？

与 $0xfffffff0,%esp

对齐堆栈

pushl -0x4(%ecx)

压入地址其中 esp 最初位于堆栈中。 这样做的目的是什么？

push %ebp

将基指针压入堆栈

mov %esp,%ebp

将当前堆栈指针移入基指针

push %ecx

将原始 esp + 4 的地址压入堆栈。 为什么？

mov $0x6,%eax

我想在这里返回 6，所以我猜测返回值存储在 eax 中？

pop %ecx

将 ecx 恢复为堆栈上的值。 为什么返回时我们希望 ecx 为 esp + 4？

pop %ebp

将 ebp 恢复为堆栈上的值

lea -0x4(%ecx) ,%esp

将 esp 恢复为原始值

ret

我在汇编方面是个n00b，所以任何帮助都会很棒！另外，如果您发现任何关于我认为正在发生的事情的错误陈述，请纠正我。

非常感谢！ :]

Answer 1

堆栈框架

函数体开头的代码：

push  %ebp
mov   %esp, %ebp

是创建所谓的堆栈框架，它是引用过程本地参数和对象的“坚实基础”。 %ebp 寄存器（如其名称所示）用作基址指针，它指向本地的基址（或底部）程序内部的堆栈。

进入程序后，堆栈指针寄存器（%esp）指向调用指令在堆栈上存储的返回地址（即紧随其后的指令的地址）的电话）。如果您现在调用 ret，该地址将从堆栈弹出到 %eip（指令指针），并且代码将从该地址（ 调用之后的下一条指令）。但我们还没有回来，不是吗？ ;-)

然后，您按下 %ebp 寄存器将其先前的值保存在某处，并且不会丢失它，因为您很快就会将其用于某些用途。 （顺便说一句，它通常包含调用函数的基指针，当您查看该值时，您会发现之前存储的 %ebp，它又是该函数一级的基指针更高，因此您可以通过这种方式跟踪调用堆栈。）当您保存 %ebp 时，您可以将当前的 %esp （堆栈指针）存储在那里，以便%ebp 将指向相同的地址：当前本地堆栈的基址。当您在堆栈上压入和弹出值或保留 & 时，%esp 将在过程内来回移动。释放局部变量。但是 %ebp 将保持固定，仍然指向本地堆栈帧的基址。

访问参数

由调用者传递给过程的参数“埋藏在地下”（也就是说，它们相对于基址有正偏移量，因为堆栈向下增长）。 %ebp 中有本地堆栈基址的地址，其中包含 %ebp 的先前值。在其下方（即 4(%ebp) 处）是返回地址。因此第一个参数将位于 8(%ebp) 处，第二个参数位于 12(%ebp) 等等

局部变量

局部变量可以分配在基址之上的堆栈上（也就是说，它们相对于基址有负偏移量）。只需将 %esp 减去 N，您就可以通过将堆栈顶部移至上方（或者准确地说，下方）来在堆栈上为局部变量分配 N 个字节。 ) 这个区域 :-) 您可以通过相对于 %ebp 的负偏移量来引用该区域，即 -4(%ebp) 是第一个字，-8(%ebp) 是第二个，等等。请记住，(%ebp) 指向本地堆栈的基址，即前面的 %ebp 值已保存。因此，在程序结束时尝试通过 pop %ebp 恢复 %ebp 之前，请记住将堆栈恢复到之前的位置。您可以通过两种方式完成：
1. 您可以通过将 N 添加回 %esp（堆栈指针）来仅释放局部变量，即移动堆栈顶部，就好像这些局部变量一样变量从未存在过。 （好吧，它们的值将保留在堆栈上，但它们将被视为“已释放”，并且可能会被后续推送覆盖，因此引用它们不再安全。它们是死尸；-J）
2. 您可以将堆栈刷新到地面并释放所有本地空间，只需从之前已固定到基址的 %ebp 恢复 %esp堆。它将把堆栈指针恢复到进入过程并将%esp保存到%ebp后的状态。这就像当你弄乱了某些东西时加载以前保存的游戏;-)

关闭帧指针

通过添加开关 -fomit-frame 可以从 gcc -S 获得不那么混乱的程序集-指针。它告诉 GCC 不要汇编任何用于设置/重置堆栈帧的代码，直到确实需要它为止。请记住，它可能会让调试器感到困惑，因为它们通常依赖于堆栈帧来跟踪调用堆栈。但如果您不需要调试这个二进制文件，它不会破坏任何东西。它非常适合发布目标，并且节省了一些空间。

调用帧信息

有时您会遇到一些奇怪的汇编指令，这些指令从 .cfi 开始，与函数头交错。这就是所谓的调用帧信息。调试器使用它来跟踪函数调用。但它也用于高级语言中的异常处理，这需要堆栈展开和其他基于调用堆栈的操作。您也可以在程序集中通过添加开关 -fno-dwarf2-cfi-asm 来关闭它。这告诉 GCC 使用普通的旧标签而不是那些奇怪的 .cfi 指令，并在程序集末尾添加一个特殊的数据结构，引用这些标签。这不会关闭 CFI，只是将格式更改为更“透明”的格式：然后程序员就可以看到 CFI 表。

Answer 2

你的解释做得很好。当调用函数时，返回地址会自动压入堆栈，这就是为什么第一个参数 argc 被压回到 4(%esp)。 argv 将从 8(%esp) 开始，每个参数都有一个指针，后跟一个空指针。此函数将 %esp 的旧值推送到堆栈，以便它可以在返回时包含原始的未对齐值。返回时 %ecx 的值并不重要，这就是为什么它被用作 %esp 引用的临时存储。除此之外，你的一切都是正确的。

Answer 3

关于你的第一个问题（命令行参数存储在哪里），函数的参数就在ebp之前。我必须说，你的“真正的”主要从 < main + 10 >，其中推送 ebp 并将 esp 移动到 ebp。我认为 gcc 将所有 lea 搞乱了，只是为了替换函数调用之前和之后 esp 上的常规操作（上瘾和减法）。通常一个例程看起来像这样（我作为示例执行的简单函数）：

   0x080483b4 <+0>:     push   %ebp     
   0x080483b5 <+1>:     mov    %esp,%ebp
   0x080483b7 <+3>:     sub    $0x10,%esp            # room for local variables
   0x080483ba <+6>:     mov    0xc(%ebp),%eax        # get arg2
   0x080483bd <+9>:     mov    0x8(%ebp),%edx        # and arg1
   0x080483c0 <+12>:    lea    (%edx,%eax,1),%eax    # just add them
   0x080483c3 <+15>:    mov    %eax,-0x4(%ebp)       # store in local var
   0x080483c6 <+18>:    mov    -0x4(%ebp),%eax       # and return the sum
   0x080483c9 <+21>:    leave
   0x080483ca <+22>:    ret 

也许您已经启用了一些优化，这可能会使代码变得更加棘手。
最后是的，返回值存储在eax中。无论如何，你的解释是非常正确的。

Answer 4

我认为从您最初的问题中唯一突出的是为什么您的代码中存在以下语句：

0x08048381 <main+13>:   push   %ecx
0x08048382 <main+14>:   mov    $0x6,%eax
0x08048387 <main+19>:   pop    %ecx

The push and pop of %ecx at and 似乎没有多大意义 - 并且它们在这个示例中并没有真正执行任何操作，但请考虑您的代码调用函数调用的情况>。

系统无法保证对其他函数的调用（这些函数将设置自己的堆栈激活帧）不会重置寄存器值。事实上他们可能会的。因此，代码在堆栈上设置了一个保存的寄存器部分，其中代码使用的任何寄存器（除了 %esp 和 %ebp 之外，它们已经通过常规堆栈设置保存）之前都存储在堆栈中可能将控制权移交给当前代码块的“核心”中的函数调用。

当这些潜在的调用返回时，系统会将这些值从堆栈中弹出以恢复调用前的寄存器值。如果您直接编写汇编程序而不是编译，您将负责自己存储和检索这些寄存器值。

然而，在您的示例代码中，没有函数调用 - 只有 处的一条指令，您在其中设置返回值，但编译器无法知道并照常保留其寄存器。

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如果您在 之后添加将其他值推送到堆栈的 C 语句，那么看看这里会发生什么将会很有趣。如果我对这是堆栈的保存的寄存器部分的看法是正确的，那么您会期望编译器在 pop 语句19> 以清除这些值。