一、编译过程

程序的本质：执行过程

程序在硬盘(010101)->双击->装载进内存

编译

寄存器与内存：

• 通常，CPU会先将内存中的数据存储到寄存器中，然后再对寄存器中的数据进行运算
• 假设内存中有块红色内存空间的值是3，现在想把它的值加1，并将结果存储到黄色内存空间
• CPU首先会将红色内存空间的值放到rax寄存器中:
  movq 红色内存空间, %rax
• 然后让rax寄存器与1相加:
  addq $0x1, %rax
• 最后将值赋值给内存空间:
  movq %rax, 黄色内存空间

寄存器与内存

编程语言的发展：

发展

汇编语言和机器语言一一对应，每一条机器指令都有与之对应的汇编指令
汇编可以通过编译得到机器语言，机器语言可以通过反汇编得到汇编语言
高级语言可以通过编译得到汇编语言\机器语言，但汇编语言\机器语言机会不可能还原成高级语言

二、汇编基本语法

汇编的种类

• 8086汇编（16bit）
• x86汇编 （32bit）
• x64汇编 (64bit)
• ARM汇编（嵌入式、移动设备）
  ...

x86、x64汇编根据编译器的不同，有2种书写格式

• Intel: Windows派系
• AT&T :Unix派系

作为iOS开发工程师，最主要的汇编语言是

• AT&T汇编 -> iOS模拟器
• ARM汇编 -> iOS真机设备

常见的汇编指令

项目	AT&T	说明
寄存器命名	%rax	AT&T寄存器前加%
操作数顺序	movq %rax, %rdx	将rax的值赋值给rdx
常数\立即 数	movq $3, %rax	将3赋值给rax
常数\立即 数	movq $0x10, %rax	将0x10赋值给rax
内存赋值	movq $0xa, 0x1ff7(%rip)	将0xa赋值给地址为rip + 0x1ff7的内存空间
取内存地址	leaq -0x18(%rbp), %rax	将rbp – 0x18这个地址值赋值给rax
jmp指令	jmp *%rdx	call和jmp写法类似
	jmp 0x4001002
	jmp *(%rax)
操作数长度	movl %eax, %edx	l = long (32-bit integer or 64-bit floating point)
操作数长度	movb $0x10, %al	b = byte (8-bit)
操作数长度	leaw 0x10(%dx), %ax	w = word (16-bit)
		s = short (16-bit integer or 32-bit floating point)
		q = quad (64 bit)

JMP 无条件转移指令
CALL 过程调用 常常伴随着retq 返回

寄存器

有16个常用寄存器

• rax、rbx、rcx 、rdx、rsi、rdi、rbp、rsp
• r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r15

寄存器的具体用途

• rax、rdx常作为函数返回值使用
• rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9等寄存器常用于存放函数参数
• rsp、rbp用于栈操作
• rip作为指令指针
  ：存储着CPU下一条要执行的指令的地址
  ：一旦CPU读取一条指令，rip会自动指向下一条指令(存储下一条指令的地址)

寄存器的发展过程

64位x86处理器的寄存器.png

64和32位的差异是：
64位有16个寄存器，32位只有8个。但是32位前8个都有不同的命名，分别是e开头，而64位前8个使用了r代替e。e开头的寄存器命名依然可以直接运用于相应寄存器的低32位。而剩下的寄存器名则是从r8 - r15，其低位分别用d,w,b指定长度。
32位使用栈帧来作为传递的参数的保存位置，而64位使用寄存器，分别用rdi,rsi,rdx,rcx,r8,r9作为第1-6个参数。rax作为返回值

三、lldb常用指令

读取寄存器的值

• register read/格式
• register read/x

修改寄存器的值

• register write 寄存器名称 数值
• register write rax 0

读取内存中的值

• x/数量-格式-字节大小 内存地址
• x/3xw 0x0000010

修改内存中的值

• memory write 内存地址 数值
• memory write 0x0000010 10

格式

• x是16进制，f是浮点，d是十进制

字节大小

• b – byte 1字节
• h – half word 2字节
• w – word 4字节
• g – giant word 8字节

expression 表达式

• 可以简写:expr 表达式
• expression $rax
• expression $rax = 1

po 表达式

• print 表达式
• po/x $rax
• po (int)$rax

lldb常用调试指令

• thread step-over、next、n
  单步运⾏行行，把子函数当做整体⼀一步执⾏行行(源码级别)

• thread step-in、step、s
  单步运⾏行行，遇到子函数会进⼊入子函数(源码级别)

• thread step-inst-over、nexti、ni
  单步运⾏行行，把子函数当做整体⼀一步执⾏行行(汇编级别)

• thread step-inst、stepi、si
  单步运⾏行行，遇到子函数会进⼊入子函数(汇编级别)

• thread step-out、finish
  直接执⾏行行完当前函数的所有代码，返回到上一个函数(遇到断点会卡住)

四、规律

• 内存地址格式为:0x4bdc(%rip)，一般是全局变量，全局区(数据段)
• 内存地址格式为:-0x78(%rbp)，一般是局部变量，栈空间
• 内存地址格式为:0x10(%rax)，一般是堆空间

五、汇编看闭包的本质

step1:证明堆空间里存放着num的值

先看一下没有捕获外部变量这段代码

代码1.png
对应的汇编代码.png

这两个指令的区别：
leaq rip+0x15 rax : 将rip+0x15这个地址给rax
movq rip+0x15 rax ： 将rip+0x15这个地址里内容的前8个字节给rax

再看一下这个闭包的代码

代码2.png
对应的汇编代码.png

0x100001b81 <+33>: callq 0x10000724e ; symbol stub for: swift_allocObject

libswiftCore.dylib`swift_allocObject:
0x7fff7241dd22 <+34>: callq 0x7fff7241dc90 ; swift_slowAlloc

libswiftCore.dylib`swift_slowAlloc:

0x7fff7241dca4 <+20>: callq 0x7fff7249a28c ; symbol stub for: malloc
libsystem_malloc.dylib`malloc:
0x7fff72cb7cf0 <+16>: callq 0x7fff72cb7d12 ; malloc_zone_malloc

(lldb) register read rax
rax = 0x000000010062ab90

(lldb) x/5xg 0x000000010062ab90
0x10062ab90: 0x0000000100008150 0x0000000000000002
0x10062aba0: 0x0000000000000000 0x0000000100000000
0x10062abb0: 0x0000000000000000

(lldb) x/5xg 0x000000010062ab90
0x10062ab90: 0x0000000100008150 0x0000000200000002
0x10062aba0: 0x0000000000000001 0x0000000100000000
0x10062abb0: 0x0000000000000000

(lldb) x/5xg 0x000000010062ab90
0x10062ab90: 0x0000000100008150 0x0000000200000002
0x10062aba0: 0x0000000000000009 0x0000000100000000
0x10062abb0: 0x0000000000000000

先看一个例子
猜测swift_allocObject（size_t : size）至少要接收一个参数size,所以找参数，前面也有说过，一般rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9等寄存器常用语存放函数参数
目测这个代码最像，这个参数是告诉堆空间我需要24个字节，但是堆空间的规则分配内存是16的倍数

step2:那么到底分配了多少堆空间的内存呢？fn里放了些什么？

swift_allocObject参数.png
代码3
sum函数地址
汇编代码

计算rip+0xaa4d
和rip+0xaa4a
发现是连续的16个字节，那么fn里前8个字节放的是函数地址，后8个字节放的是0

那么如果捕获外部变量num呢？fn里又放了什么？
根据上面的经验，我们可以知道，我们只需要搞清楚rax,和rdx里放的什么东西，就知道getFn返回的是什么，也就是fn里究竟放了什么

我们来看一下fn这个闭包里放的什么东西呢？
我们在plus这个打个断点，之前说过，一般rax和rdx寄存器放返回值，所有我们看一下rax和rdx放的什么东西？

getFn()

综上所述 我们知道了getFn返回的也就是fn里存放了plus的函数地址和堆空间地址值

step3:plus怎么访问堆空间的num

callq *%rax

fn(1)
fn(8)
我们之前说过，一般参数是放到di、rsi、rdx、rcx、r8、r9等这个寄存器里，所以看
move $0x8 %edi
plus(i, heap num堆控件的地址值) // rdx+0x10

plus参数.png

rdi->1
r13->rsi->堆空间地址值

addq

add 0x10(%rdx), %rcx
rcx = num + rcx

rcx送回num地址里

附：

附1 附2