程序的机器级表示

本文是对《深入理解计算机系统》第3章的一些总结。

1. 什么是机器级程序
   机器级程序只是一系列的字节序列，由多条指令组成，每条指令只完成一个简单的操作。

2. 机器级程序最重要的抽象
   机器级程序有两个最重要的抽象：①指令集架构（ISA），它定义了程序的格式和行为；②程序使用虚拟地址进行寻址，这使得内存看上去像是一个巨大的字节数组。

3. 机器级程序可见而高层代码不可见的部分：

4. 程序栈和%rsp
   %rsp是寄存器文件中的一个寄存器，专门用于保存程序栈的栈顶位置。当进行函数调用的时候，先执行push操作，在栈顶空间中保存调用函数的下一条指令的地址；被调用函数返回后，执行pop操作，PC取出栈顶的指令地址，将栈恢复原状，随后调用函数根据PC的指示，执行下一条指令。

5. 对齐
   数据的对齐，也就是其首地址需要满足一定的限制条件。具体而言，一个数据的首地址必须是该数据字节数的整数倍，我们将数据的字节数称为它的偏移要求。下图为一些例子：

   
   对齐1.png
   对齐2.png
   

   拿B为例，i为4字节，地址偏移为0，没有问题；c为1字节，地址偏移需要加上i的尺寸，为4字节，没有问题；d为1字节，偏移需要为1的整数倍即可，所以为5也没有问题；j为8字节，偏移需要为8的整数倍，所以需要在d和j之间添上一段空白内容，以实现字节对齐，所以j的地址偏移为8；
   对于例C而言，还需要在P3的尾部再添上一段空白内容，以实现2（K的最大值）的整数倍的字节偏移，所以P3的尺寸为10而不是9；
   对于E而言，又揭示了一个特性，结构体的偏移要求K也就是内部各个成员的偏移K的最大值，所以结构体P5的成员t的偏移为24，因为t的类型P2的成员的K的最大值为8，所以对t的偏移要求也是K的整数倍。