• 前言
• 一、编译
• 1.编译原理
• 2.汇编分析
• 3. 机器级表示
• 二、汇编
  • 1.汇编分析
  • 2.机器指令的执行细节
• 三.链接
  • 1.链接分析

前言

内容分两篇完成
（1）程序的编译，汇编，链接：知识包括编译原理，cpu指令集架构（Y86-64），链接。
（2）程序的加载，执行：知识包括操作系统（进程，虚拟内存，文件）

一、编译

编译：将.c高级程序语言转化为.s汇编语言。

1.编译原理

【词法分析】
依照有限自动机的模型，将单词串与标识符对应
【语法分析】
使用“上下文无关文法”将符号表构成抽象语法树，选择合适的方法，如LR，LL方法进行分析
【语义分析】
将语法树与语义相对应，完成类型匹配，转化的工作
【中间代码生成】
将语法树使用顺序的三地址码形式表示
【目标代码生成】
对中间代码进行优化，翻译成汇编指令

2.汇编分析

• 指令：gcc -s hello.i -o hello.s

• 内存段：

  【代码段（code segment）】
  .text段：代码段，还保存只读的常量
  【数据段（data segment）】
  .data段：已初始化的全局变量，是静态内存分配
  .rodata段：存放C中的字符串和#define定义的常量
  .bss段：未初始化的全局变量，是静态内存分配
  【栈stack】
  程序运行时内存区，存放局部变量
  【堆heap】
  程序运行时动态分配的内存区

3. 机器级表示

注：机器级编程需要考虑程序计数器PC，寄存器，状态码

• 基础
  【数据访问】
  寄存器：%rsp（栈指针）
  立即数：$Imm
  内存引用：Imm(rb, ri, s)：M[ Imm + rb + ri*s]
  【常用指令】
  数据传送：mov
  栈操作：push, pop
  地址操作：leap
  算术运算：add, sub, mul
  逻辑运算：and, xor, or
• 控制
  【条件码】
  cmp S1, S2：不改变寄存器，重新设置条件码
  set D
  【跳转指令】
  jmp：无条件跳转
  jop：条件跳转

//条件控制
//存在不确定跳转，常用分支预测填满流水线，损失性能
cmpq %rsi, %rdi
  jge .L1
  PROC2
  ret
.L1:
  PROC1
  ret
//条件传送
//可能存在计算错误
movq %rsi, %rax
subq %rdi, %rax  //y-x
movq %rdi, %rdx
subq %rsi, %rdx  //x-y
cmpq %rsi, %rdi
cmovge %rdx, %rax
ret 

//循环：while, do while, for大同小异
fact_while:
  movl $1, %eax
  jmp .JUDGE
.L1:
  imulq %rdi, %rax
  subq $1, %rdi
.JUDGE:
  cmpq $1, %rdi
  jg .L1
  rep; ret

• 函数
  栈帧：函数被调用时，创建定长的栈帧管理局部数据和转移控制。
  

//step1: 创建栈帧
push %ebp            ; //基址指针rbp
movl %esp, $ebp      ; 
movl -12(%esp), %esp ; //分配栈帧空间

//step2：code
//...
//step3: 返回调用函数
mov %ebp, %esp	  //返回调用函数的栈指针rsp
pop %ebp          //弹栈
ret               //返回rax

相关指令：call , ret

1. 数据：数组与结构体

二、汇编

汇编：将.s汇编语言转化为二进制.o目标文件。