程序的机器级表示

  在计算机系统中，程序的运行离不开CPU、内存等之间的协作。而在CPU中， 其内部的寄存器起到了十分重要的作用，有通用寄存器和特殊功能寄存器之分。通用寄存器有AX、BX、CX、DX（这些是用来保存数据用的），以及ESI、EDI（拷贝数据使用）等；特殊功能寄存器例如EBP（指向程序栈栈底）、ESP（指向程序栈栈顶）等。现在就以如下的例子说明程序在计算机中的机器级表示过程。

图1 C语言程序

图1是C语言描述的，简单的将两个数求和，打印并返回和。在机器级别，这段简单的程序会被翻译成如下汇编代码。

图2 C程汇编代码 图3 虚拟地址空间

从图3 可知，当程序之间形成函数调用的时候，会在内存中形成函数栈帧，函数栈帧向下生长，运行时堆则是向上增长的。内存的地址是从下往上依次增大的。

在程序执行过程中，调用函数时，首先会使EBP（保存之前函数调用的栈底地址）入栈，ESP自动减去4个字节，EBP指向ESP（对应demo汇编代码1,2）。然后，会为新函数栈开辟栈帧内存空间，一般为32个字节。接着进行一列CPU寄存器与函数栈内存之间的函数调用，进行add函数调用之前的数据准备工作（对应demo汇编代码3--9）。当调用add函数时，会在当前函数栈中保存返回地址，在开辟add的新函数栈。

在add汇编代码中，同会把调用add的函数栈底EBP入栈，之后进行一系列的地址操作后，返回demo函数，最后打印结果。