Linux boot的第一步：启动汇编调用main函数

为了讲清原理，我们首先介绍C函数调用机制，然后再介绍汇编调用C函数。

一、C函数调用机制

对于汇编中的函数，其使用栈来传递参数和存储临时变量。其中的帧指针ebp用于定位参数和临时变量，而栈指针esp用于辅助所有的存储，包括ebp、各种返回跳转地址、参数和临时变量。
其示意图图如下：

栈帧结构

接下来我们对实例进行分析。
首先，给出C语言源码：

int add(int a, int b)
{
    int c;
    c=a+b;
    return c;
}

int main()
{
    int a, b, c;
    a=1; b=2;
    c=add(a, b);
    return c;
}

进行汇编：

gcc -Wall -S -o test.s test.c

得到汇编源码：

    .file   "test.c"
    .text
.globl add
    .type   add, @function
add:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $16, %esp
    movl    12(%ebp), %eax
    movl    8(%ebp), %edx
    leal    (%edx,%eax), %eax
    movl    %eax, -4(%ebp)
    movl    -4(%ebp), %eax
    leave
    ret
    .size   add, .-add
.globl main
    .type   main, @function
main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $24, %esp
    movl    $1, -12(%ebp)
    movl    $2, -8(%ebp)
    movl    -8(%ebp), %eax
    movl    %eax, 4(%esp)
    movl    -12(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    call    add
    movl    %eax, -4(%ebp)
    movl    -4(%ebp), %eax
    leave
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (GNU) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-18)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

可以看到GCC现代版本会为局部变量多分配一些空间。main函数中分配了24个字节，其实12个就够了；add函数分配了16个字节，其实4个就够了。我对汇编源码修改为最少空间，发现也能运行。
其对应栈帧示意图如下：

add函数调用前后的栈帧结构

其中对应3个指令特别关键：

call：将返回指令压栈，并跳转到调用函数位置
ret：弹出栈顶处的地址，并跳转到其地址
leave：
  movl %ebp, %esp
  popl %ebp

二、汇编调用C函数

理解了C函数的调用机制，接下来就比较简单了。
对上面的例子可以进行分析。
首先，摘出汇编源码，1.s：

    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    subl    $24, %esp
    movl    $1, -12(%ebp)
    movl    $2, -8(%ebp)
    movl    -8(%ebp), %eax
    movl    %eax, 4(%esp)
    movl    -12(%ebp), %eax
    movl    %eax, (%esp)
    call    add
    movl    %eax, -4(%ebp)
    movl    -4(%ebp), %eax
    leave
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (GNU) 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-18)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

然后，对应的C函数，2.c：

int add(int a, int b)
{
    int c;
    c=a+b;
    return c;
}

接下来使用gcc编译链接：

gcc -o test 1.s 2.c

这样，我们就知道Linux启动汇编是怎么调用main函数的，也就有了入门基础。
当然，还需要了解x86的保护模式，这个我推荐李忠老师的《x86汇编语言：从实模式到保护模式》。
码字快，画图耗时麻烦，希望大家认可。