安大大?+ 原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處 + 《Linux操作系統(tǒng)分析》MOOC課程
計(jì)算機(jī)是如何工作的：
cpu通過(guò)總線與內(nèi)存相連该押。cpu中有一個(gè)非常重要的寄存器IP(Instruction Pointer)穴店，IP指向內(nèi)存當(dāng)中的代碼段关噪。cpu不斷的從IP指向的內(nèi)存地址取來(lái)一條指令執(zhí)行，然后自加1蜕提，執(zhí)行下一條指令森书。計(jì)算機(jī)就是如此反復(fù)不斷的執(zhí)行下一條指令而工作的。
實(shí)驗(yàn)：
首先在目錄下新建一個(gè)文件?
$ vi main.c
把如下的代碼粘貼進(jìn)去：
使用?gcc -S -o main.s main.c -m32 命令谎势，將main.c編譯成匯編代碼凛膏。-m32是把main.c編譯成一個(gè)32位的匯編代碼。
命令執(zhí)行結(jié)束后脏榆，該目錄下會(huì)生成一個(gè)main.s文件猖毫，即為得到的匯編代碼。".s"是匯編代碼的擴(kuò)展名须喂。使用 $ vi main.s 命令打開(kāi)這個(gè)文件：
其中以點(diǎn)開(kāi)頭的是用于鏈接時(shí)的輔助信息吁断，不會(huì)在實(shí)際中執(zhí)行，刪除這些以點(diǎn)開(kāi)頭的內(nèi)容坞生，留下來(lái)純匯編的代碼仔役。
得到的匯編代碼，其中包括三個(gè)函數(shù)是己，main,f,g又兵，與c語(yǔ)言代碼分別對(duì)應(yīng)。
ebp指向堆棧的棧底卒废，esp指向堆棧的棧頂寒波。函數(shù)調(diào)用堆棧是由邏輯上多個(gè)堆棧疊加起來(lái)的，棧底是相對(duì)的棧底升熊。當(dāng)前函數(shù)有它自己的堆棧俄烁，和相對(duì)的棧底。跳出當(dāng)前函數(shù)之后另一個(gè)函數(shù)還有自己的堆棧和棧底级野。
eax用于暫存一些數(shù)值页屠。函數(shù)的返回值默認(rèn)使用eax寄存器存儲(chǔ)返回給上一級(jí)函數(shù)粹胯。
執(zhí)行過(guò)程：
為了方便，把地址設(shè)為標(biāo)號(hào)辰企，初地址為標(biāo)號(hào)0风纠，壓一次棧為1，兩個(gè)標(biāo)號(hào)之間相差4個(gè)字節(jié)牢贸，低標(biāo)號(hào)是高地址竹观，高的標(biāo)號(hào)是低地址。起初ebp和esp都設(shè)為0(相對(duì)的)潜索。程序是從main函數(shù)開(kāi)始的臭增，所以剛開(kāi)始eip指向main標(biāo)號(hào)的位置，行號(hào)17竹习。
標(biāo)號(hào)的第一條指令就是18 ?pushl %ebp
下一條指令：19 ?movl %esp, %ebp：esp賦給ebp：
20 ?subl $4, %esp：$開(kāi)頭為立即數(shù)誊抛，esp向下減4，即向下移動(dòng)一個(gè)標(biāo)號(hào)：
21 ?movl $7, (%esp) ：把立即數(shù)7放到%esp指向的位置（標(biāo)號(hào)2的位置）：
22? call f：call f 相當(dāng)于pushl %eip整陌，然后movl f %eip拗窃。當(dāng)執(zhí)行call這個(gè)動(dòng)作的時(shí)候，實(shí)際上eip指向的是call的下一條指令23行泌辫。所以push進(jìn)棧的是23随夸。esp指向3，eip跳轉(zhuǎn)到f：標(biāo)號(hào)的位置第8行震放。
9 ?pushl %ebp：此時(shí)ebp指向標(biāo)號(hào)1逃魄，所以把1壓棧
10? movl %esp, %ebp：
11 ?subl $4, %esp：
12 ?movl 8(%ebp), %eax：ebp變址尋址加8，向上加兩個(gè)標(biāo)號(hào)的位置澜搅，它的內(nèi)容是7伍俘，eax=7：
13 ?movl %eax, (%esp)：把eax放到esp的位置：
14? call g：相當(dāng)于pushl %eip，然后movl g %eip勉躺。eip指向的是call的下一條指令15行癌瘾，所以壓入15。eip跳轉(zhuǎn)到g：標(biāo)號(hào)的位置第1行饵溅。
2? pushl %ebp：
3 ?movl %esp, %ebp：
4? movl 8(%ebp), %eax：ebp變址尋址加8妨退，向上加兩個(gè)標(biāo)號(hào)的位置，它的內(nèi)容是7蜕企，eax=7
5? addl $4, %eax：把立即數(shù)4加到eax咬荷，eax=7+4=11，eax=11
6 ?popl %ebp：把esp里的內(nèi)容放到ebp里轻掩，然后esp向上移動(dòng)4幸乒，即1個(gè)標(biāo)號(hào)。效果是ebp又指向了原來(lái)標(biāo)號(hào)4的位置：
7? ret：ret就是popl %eip唇牧，執(zhí)行之后eip指向了第15行罕扎，即call g的下一行：
15 ?leave：leave是先movl %ebp,%esp然后popl %ebp聚唐，記得pop之后esp上移一個(gè)標(biāo)號(hào)：
16? ret：即popl %eip，esp向上移動(dòng)一位腔召，同時(shí)eip指向了23杆查，程序跳轉(zhuǎn)到執(zhí)行第23行，即call f的下一條指令：
23 ?addl $2, %eax：eax=11+2=13臀蛛，eax存儲(chǔ)了默認(rèn)的返回值亲桦。
24? leave：先movl %ebp,%esp再popl %ebp：
這個(gè)時(shí)候，椬瞧停回到了main函數(shù)最初的狀態(tài)客峭。
25 ?ret：return到了main函數(shù)之前的堆棧了，可能再main函數(shù)之前還有一個(gè)eip氧卧，這些由操作系統(tǒng)管理桃笙。
整個(gè)過(guò)程堆棧先是向下增長(zhǎng)氏堤，然后向上還原沙绝，堆棧增增減減，把程序變成了指令流鼠锈，從cpu上流了一遍闪檬。
總結(jié)
計(jì)算機(jī)的工作就是cpu就是不斷的通過(guò)ip從內(nèi)存當(dāng)中取出指令，解釋并執(zhí)行的购笆。C語(yǔ)言中的if else粗悯、函數(shù)調(diào)用、return等同欠，對(duì)應(yīng)著匯編當(dāng)中的conditional JMP样傍、CALL、RET等铺遂。通過(guò)這些指令來(lái)控制程序的流程衫哥，ip指針的跳轉(zhuǎn)。函數(shù)調(diào)用時(shí)襟锐，會(huì)把先前的堆棧（包括信息撤逢、狀態(tài)）保存下來(lái)，然后再在其上疊加一個(gè)新的堆棧粮坞。當(dāng)被調(diào)用的函數(shù)執(zhí)行完后蚊荣，這個(gè)新的堆棧將會(huì)彈出，返回到上一層的函數(shù)堆棧莫杈，還可以得到之前堆棧當(dāng)中保存的信息互例、狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中筝闹，eip敲霍、ebp俊马、esp、eax等寄存器不斷的變化肩杈，堆棧不斷的增減柴我，整個(gè)程序變成指令流，從cpu上流過(guò)扩然。這是我對(duì)計(jì)算機(jī)如何工作的理解艘儒。
