《Linux内核分析》
第一章 计算机工作原理
1.1 存储程序计算机工作模型
- 冯·诺依曼体系结构
各种计算机体系结构需要遵从的一个“客观规律”结构图
- 冯·诺依曼体系结构的核心是存储程序计算机。
内存保存指令和数据，CPU负责解释和执行这些指令，它们通过总线连接起来。
存储程序计算机工作原理示意图
对于x86-32计算机，有一个EIP寄存器指向内存的某一条指令，EIP是自动加一的（加一条指令）。
1.2 x86-32 汇编基础
1.2.1 x86-32 CPU的寄存器
- 开头为E的寄存器，一般是32位的。
- 32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可以传送数据、暂存数据保存算数逻辑运算结果，还可以作为指针寄存器。
- 段寄存器
代码段：使用CS:EIP来准确指明一个指令的内存地址（即首先需要知道代码在哪一个代码段里，然后需要知道指令在代码段内的相对偏移地址EIP）。
- 堆栈段：每一个进程都有自己的堆栈段。
开头带R的都是指64位寄存器。
1.2.3 寻址方式和常用汇编指令
- 最常见的汇编指令是mov指令，movb是指8位；movw是指16位；movl是指32位；movq是指64位。
- 寻址方式
- x86-32中的大多数指令都能直接访问内存，但还有一些指令能直接对内存操作，如mov,push/pop等。
- 压栈：pushl表示32的push：
pushl %eax就是把EAX寄存器的值压到堆栈栈顶。实际上是两个动作：
①把堆栈的栈顶ESP寄存器的值减4。（因为堆栈是向下增长的，所以用减指令subl，也就是在栈顶预留出一个存储单元）
subl $4, %esp②间接寻址，就是把EAX寄存器的值放到ESP寄存器所指向的地方，这时ESP寄存器已经指向预留出的存储单元。
movl %eax, (%esp)- 出栈：
popl %eax从堆栈的栈顶取一个存储单元，从堆栈栈顶的位置放到EAX寄存器里。实际上也是两个动作：
①把栈顶的数值放到EAX寄存器里。
movl (%esp), %eax②用指令addl把栈顶加4，相当于栈向上回退了一个存储单元的位置，也就是栈在收缩。
addl $4, %esp每次执行指令pushl栈都增长，执行指令popl栈都收缩
- call指令是函数调用，相当于两个动作：
push %eip
movl f %eip- ret指令是函数返回
- EIP寄存器不能被程序员直接修改，只能通过专用指令（如call、ret和jmp等）间接修改。
1.2.4 汇编代码范例解析
以下两个片段变化的效果是一样的
以下片段稍有复杂（书P12）
1.3 汇编一个简单的C语言程序并分析其汇编指令执行过程
“ls”命令查看目录
vi main.c命令打开VIM编辑main.c文件
gcc main.c命令直接编译
echo $?命令查看这个程序的返回值
gcc -S -o main.s main.c -m32命令把main.c编译成一个汇编代码
在VIM编辑器中用
g/\.s*/d命令删除所有辅助信息，获得“干净”的汇编代码
- 分析上述“干净”的汇编代码
1 g:
2 pushl %ebp //将EBP压栈，将位置4存到位置7；ESP也指向位置7。
3 movl %esp, %ebp //将EBP也指向位置7。
4 movl 8(%ebp), %eax //EBP变址寻址，加8，即指向位置7不动，并把位置5的内容（即立即数8）放入EAX（取出函数g的参数）。
5 addl $3, %eax //将立即数3加到EAX中，即8+3，EAX为11。
6 popl %ebp //将位置7的内容（即位置4）放回EBP（即恢复函数f的函数调用堆栈基址EBP），即EBP指向位置4；【同时ESP加4，指向位置6】。
7 ret //(popl%eip)将ESP所指向的内容，即行号15放入EIP，即EIP指向行号15；同时ESP加4，即指向位置5。
8 f:
9 pushl %ebp //将EBP向下移动（从EIP的位置3开始），指向位置4。
10 movl %esp, %ebp //将ESP也指向EBP的位置4。
11 subl $4, %esp //ESP减4，指向位置5。
12 movl 8(%ebp), %eax //EBP变址寻址8，向上移动两个存储单元即加两个标号的位置，即指向位置2；并将位置2存储的立即数8放到EAX中。
13 movl %eax, (%esp) //将EAX放入ESP中，即立即数8放入位置5。
14 call g //类似第22行，将ESP指向位置6,；把EIP行号15放到位置6，并指向函数g的位置即第2行。
15 leave //撤销函数堆栈，等价于=(movl %ebp,%esp和popl %ebp)，即将EBP的内容（位置4）放入ESP，即ESP也指向位置4；【然后把位置4的内容（即位置1）放回EBP，即EBP指向位置1；同时ESP加4，指向位置3。】
16 ret //将ESP所指向的位置3的内容（即行号23）放到EIP中，即EIP指向行号23,；同时ESP加4，指向位置2。
17 main:
18 pushl %ebp //开始执行第一条指令，EIP自动加1即指向行号19；把EBP的值压栈，先将EBP指向位置1，再将EBP的值标号0。
19 movl %esp, %ebp //EIP自动加1即指向行号20；将EBP指向位置1。
20 subl $4, %esp //EIP自动加1即指向指向行号21；将ESP减4，即向下移动，指向位置2。
21 movl $8, (%esp) //EIP自动加1即指向行号22；把立即数8放入ESP，仍指向位置2（20和21行同作为压栈f函数所需参数）。
22 call f //执行此行时，EIP已经自动加1指向了下一行即指向行号23(pushl %eip)，然后将函数f的开始指令放入EIP(movl f %eip)，即EIP指向函数f的位置即第9行。
23 addl $1, %eax //将EAX加立即数1，即11+1,EAX的值为12,（EAX是默认存储函数返回值的寄存器）。
24 leave //撤销函数main堆栈，将EBP和ESP都指回位置1，【同时把位置1存储的内容（即位置0）放到EBP，即EBP指向位置0；并ESP加4，也指向位置0】。
25 ret //指令结束。【】中内容没太整明白
- leave指令等价于令：
movl %ebp,%esp
popl %ebp- enter指令等价于：
pushl %ebp
movl %esp, %ebp