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第三章《程序的机器级表示》(三)

第三章《程序的机器级表示》(三)

作者: ShawnIsACoder | 来源:发表于2018-11-18 20:09 被阅读0次

过程

过程是软件中一种很重要的抽象,它提供了一种封装代码的方式,用一组指定的参数和一个可选的返回值实现了某种功能。过程的形式多样化,如:函数方法子例程处理函数等等

C语言过程调用机制的一个关键特性(大多数其它语言也是如此)在于用了栈数据结构提供的后进先出的内存管理原则

假设有过程P调用过程Q,Q执行后返回到P:

  • 传递控制:将控制从函数P转移到函数Q只需要简单地把程序计数器设置为Q的代码起始位置,稍后从Q返回时,处理器必须记录好它需要继续P的执行的代码的位置
  • 数据传送:当调用一个过程时,除了要把控制传递给它并在过程返回时再传递回来之外,过程调用还可能包括把数据作为参数传递,而从过程返回还有可能包括一个返回值
  • 栈上的局部存储:有些时候,局部数据必须存放在内存中,常见的情况包括:
    • 寄存器不足够存放所有的本地数据
    • 对于一个局部变量使用地址运算符'&',因此必须能够为它产生一个地址
    • 某些局部变量是数组或结构,因此必须能够通过数组或结构引用被访问到

数组的分配和访问

对于数据类型T和整数常数N,声明如下:

T A[N];

起始位置表示为xA,其产生了2个效果:

  • 它在内存中分配了一个L * N字节的连续区域,L表示数据类型T的字节大小
  • 引入了标识符A,可以用A来作为指向数组开头的指针

当我们创建嵌套数组时,如:

int A[5][3];

首先创建了3个数组,每个数组容纳3个整数,假定这个数据类型称为a,然后再创建了一个数组,这个数组能够容纳5个a这样的元素,每个a元素需要12个字节来存储3个整数,整个数组的大小就是4 * 5 * 3 = 60字节

异质的数据结构

C语言提供了两种将不同类型的对象组合到一起创建数据类型的方式:

  • 结构:类似数组的实现,结构的所有组成部分都存放在内存中一段连续的区域中,指向结构的指针就是结构第一个字节的地址。编译器维护关于每个结构类型的信息,指示每个字段的字节偏移,它以这些偏移作为内存引用指令中的位移,从而产生对结构元素的引用

  • 联合:提供了一种方式能规避C语言的类型系统

在机器级程序中将控制与数据结合起来

指针是C语言的特色,它们用一种统一方式,对不同数据结构中的元素产生引用,其关键原则有:

  • 每个指针都对应一个类型
  • 每个指针都有一个值
  • 指针用'&'运算符创建
  • '*'操作符用于间接引用指针
  • 数组与指针紧密联系
  • 将指针从一种类型强制转换成另一种类型,只改变指针的类型而不改变指针的值
  • 指针也可以指向函数

C语言对于数组引用不做任何边界检查,很容易导致严重的错误,如:

缓冲区溢出:在栈中分配某个字符数组来保存一个字符串,但是字符串的长度超过了数组分配的空间。对抗缓冲区溢出的方式包括:
* 栈随机化
* 栈破坏检测
* 限制可执行代码区域

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