汇编函数的定义和使用 (二)
zenglong 2014-02-27 08:25:28
上一节提到过两种传值方式，一种是通过寄存器传值，一种是通过全局内存变量来传值，如果每个函数都使用自己的规则来进行传值的话，在进行大型项目开发时，函数的相互沟通就会是个很大的问题...
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另外再附加一个英特尔英文手册的共享链接地址：
http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2345340326&uk=940392313 (在某些例子中会用到)
本篇翻译对应汇编教程英文原著的第337页到第348页，对应原著第11章 (注意这里的页数不是页脚的页数，而是pdf电子档顶部，分页输入框中的页数，也就是包含了目录，前言部分的总页数，pdf电子档总页数是577，当前已翻译完的页数为348 / 577)。
Passing Data Values in C Style C语言风格的传值方式：
上一节提到过两种传值方式，一种是通过寄存器传值，一种是通过全局内存变量来传值，如果每个函数都使用自己的规则来进行传值的话，在进行大型项目开发时，函数的相互沟通就会是个很大的问题，在之前的Moving Data 汇编数据移动 (四) 结束篇 栈操作的章节里，我们介绍过栈，栈是一段特殊的内存区域，C语言编写的程式在经过编译后，生成的汇编指令里，函数之间就是通过栈来传递参数的。至于函数的返回结果，如果是32位的整数，则将其存放在EAX寄存器里，如果是64位的整数，则将其通过EDX:EAX的寄存器对来返回给主调用程式，如果结果是浮点数，则将该浮点数存储在FPU的ST0寄存器里。
下面就具体的介绍下栈在函数传值时的工作原理。
Revisiting the stack 重温栈的工作方式：
栈是程序内存区域底部的一段保留区域，它从高地址往低地址方向反向增长，由ESP寄存器作为指针指向栈顶位置，可以通过PUSH指令向栈里存放数据，当PUSH指令执行时，会先将ESP减去要压入数据的尺寸，然后将数据存储到ESP指向的内存位置。可以通过POP指令将数据弹出栈，POP指令会将ESP指向的数据弹出到指定的寄存器，然后将ESP加上弹出数据的尺寸，从而让其指向之前压入栈的数据。
Passing function parameters on the stack 通过栈来传递函数的参数：
在C风格里，当主程式用CALL指令调用某个函数前，会先将函数所需的参数通过PUSH指令压入栈，至于压栈的顺序是和C语言里函数定义的原型里的参数顺序刚好相反的，例如，某个函数原型是test(a,b,c)，则对应的汇编指令会先将第三个参数c压入栈，再将第二个参数b压入栈，最后将第一个参数a压入栈。
由于CALL指令调用的函数在执行完后，需要能够返回到主调用程序继续执行，所以CALL指令执行时，在内部会自动将返回地址也压入栈，这样函数执行完后，RET指令就可以根据压入的返回地址来进行返回。所以CALL指令执行后，栈里的情况会如下图所示：
图1
上图ESP指向的栈顶位置，存储的是CALL指令压入栈的函数返回地址，在ESP之前还依次压入了3个参数。
参数压入栈后，该如何访问到这些参数呢？前面的章节，我们介绍过寄存器间接寻址的方式，就是通过寄存器里的值作为内存地址，再加上一个可能的偏移值来访问到内存里的数据，因此，我们可以利用ESP寄存器进行间接寻址，如下图所示：
图2
由于函数内部执行时还可能会用到PUSH和POP指令，PUSH和POP执行时会修改ESP的位置，所以我们不能用ESP作为基址，来访问栈里的参数，但是我们可以将ESP的值存储到另一个寄存器，该寄存器就是EBP寄存器，同时为了不破坏EBP里原来的值，在将ESP传值给EBP之前，需要先将EBP原来的值压入栈，然后就可以通过EBP间接寻址的方式访问到这些参数了，下图就演示了这种做法：
图3
上图在将EBP原来的值压入栈后，ESP就可以将当前的栈顶位置赋值给EBP，函数里的汇编指令就能通过8(%ebp)即EBP加8来访问到第一个参数，第二个和第三个参数的访问也是同理，EBP不会像ESP那样受到PUSH，POP之类的指令影响，所以栈里参数的内存位置与EBP的相对偏移值就不会发生变化。
Function prologue and epilogue 函数的开场与结束：
从上面图3可以看出，在CALL指令进入函数后，为了能访问到栈里的参数，需要先将EBP压入栈，再将ESP传值给EBP，在函数结束时，反过来就要先将EBP传值给ESP，然后再将EBP原来的值弹出栈，所以C风格的函数有一套标准的开场和结束代码：
上面的代码片段里，开头先用pushl %ebp指令将EBP原来的值压入栈，然后通过movl %esp, %ebp指令将ESP当前的值传递给EBP，在函数RET指令返回前，则先用movl %ebp, %esp指令将ESP恢复到上面图3的位置，然后popl %ebp指令就可以将ESP指向的Old EBP Value(EBP原来的值)恢复到EBP寄存器，并且将ESP加4个字节，让其指向Return Address(返回地址)，这样最后一条RET指令就可以根据当前栈顶的返回地址返回到主调用程序。
上面开场的pushl %ebp和movl %esp, %ebp两条指令还可以用ENTER一条指令来代替，ENTER指令执行时，会自动在内部完成pushl %ebp和movl %esp, %ebp的操作，同样的，可以用LEAVE指令来代替结束时的movl %ebp, %esp和popl %ebp两条指令，ENTER和LEAVE指令可以简化函数的开场和结束代码。
Defining local function data 定义函数的局部变量：
函数的局部变量是指函数里的一些私有数据，如果将局部变量的值存放在寄存器里，则由于寄存器数量有限，能存储的局部变量数据也会受到限制，所以在C风格的函数里，局部变量也是放在栈里的，然后就可以利用EBP作为基址，加上偏移值来访问这些局部变量了，如下图所示：
图4
如上图所示，可以通过-4(%ebp)即EBP减4来访问Local Variable 1对应的局部变量里的值，但是上图有个问题，就是当函数里执行PUSH操作时，ESP就会下移到局部变量的内存位置，从而会将这些局部变量的值给覆盖掉，为了避免这样的问题，可以先让ESP减去局部变量的总字节数，从而让ESP越过局部变量的区域，这样PUSH之类的操作就不会覆盖掉局部变量的值了，如下图所示：
图5
由于一开始ESP需要减去局部变量的字节数，所以C风格函数的开场代码就需要进行类似如下的修改：
这里，在pushl %ebp和movl %esp, %ebp之后，通过subl $8, %esp指令将ESP的值减8，从而为局部变量预留出8个字节的空间，这8个字节可以用来放置两个32位的整数类型的局部变量。
在函数RET返回前，结束代码会用EBP来恢复ESP，从而将这些局部变量给自动丢弃掉。
Cleaning out the stack 函数返回后，清理栈中的参数：
主调用程式在用CALL指令调用函数前，会先用PUSH指令将参数压入栈，但是函数执行完后，通过RET指令返回时，RET指令只会将返回地址弹出栈，而返回地址之前压入的参数还是留在栈里的，需要主调用程式自己来清理，一种方式是通过POP指令将参数一个一个弹出栈，还有一种更简单更常用的方式：将ESP加上栈里参数的总字节数，从而将这些参数给丢弃掉，这所以可以这么做，是因为栈是向低地址方向增长的，ESP加上参数的总字节后，之后的PUSH操作就会自动将丢弃掉的参数给覆盖掉。
因此通过CALL指令调用函数的模板如下：
上面代码片段里，先用PUSH指令将两个参数依次压入栈，然后通过CALL指令调用进入compute函数，在compute函数执行完，并用RET指令返回后，最后用ADD指令将ESP加8(之前压入栈的两个参数的总字节数是8)，从而手动清理掉栈里的参数。
An example 完整的例子：
下面的functest3.s程式就演示了如何通过栈来进行函数的传值：
上面的functest3.s例子在前一章functest2.s的基础上做了些改动，本例是用栈代替寄存器来传递参数的，例如上面在call area指令执行函数前，会通过pushl $10将半径10压入栈作为area函数的参数，在call指令进入area函数后，先是标准的开场代码：pushl %ebp和movl %esp, %ebp，接着用subl $4, %esp将ESP减4从而预留出4个字节的空间作为函数的局部变量。在fldpi将pi值压入FPU寄存器栈后，再通过filds 8(%ebp)将第一个半径参数也压入栈，然后是fmul和fmulp两条指令根据ST0和ST1的值计算出圆面积，计算出的面积值存储在FPU的ST0里。
在得到结果后，为了演示局部变量的用法，这里用fstps -4(%ebp)指令将ST0里的结果弹出到-4(%ebp)指向的第一个局部变量的内存位置，最后再由movl -4(%ebp), %eax指令将该局部变量里的值存储到EAX里，作为函数的返回值，这里用的是EAX作为返回结果的寄存器，但是在实际使用时，尤其是在C程序调用汇编函数时，如果汇编函数执行的结果是浮点数，则应该以ST0作为返回结果的寄存器，上面的functest3.s例子只是为了演示局部变量的传值用法，所以才改用EAX作为结果返回。
area函数在RET指令返回前，是一段标准的结束代码：movl %ebp, %esp和popl %ebp 。
在RET指令返回到主调用程式后，先通过addl $4, %esp将栈里残留的参数给清理掉，再由movl %eax, result将EAX里的结果存储到result全局变量里。
Watching the stack in action 在调试器里观察栈的存储情况：
functest3.s经过汇编链接后，在gdb调试器里的输出情况如下：
上面输出显示，一开始ESP栈顶指针指向的是0xbffff390的内存位置，继续往下调试到CALL指令执行前：
可以看到，在pushl $10执行后，ESP的值变为0xbffff38c，比一开始的0xbffff390减少了4个字节，同时0xbffff38c这个新的栈顶位置里存储的值为10，也就是PUSH指令压入的半径参数。
我们继续单步调试，进入CALL调用的函数：
在CALL指令进入area函数后，ESP的值变为0xbffff388，比之前pushl $10执行后的值0xbffff38c又减少了4个字节，通过x/x 0xbffff388命令可以查看到新的ESP指向的位置里存储的值是0x08048085，该值就是CALL指令压入栈的返回地址。通过x/d 0xbffff38c命令输出的10表示，在返回地址之前压入的是半径参数10 。
在area函数里第一条指令pushl %ebp执行后，gdb调试器里的输出情况如下：
从上面的输出可以看到，pushl %ebp执行后，ESP的值减4变为0xbffff384，该内存里压入的值0x00000000就是原始的EBP的值，接下来就可以通过movl %esp, %ebp指令将ESP的值赋值给EBP，这样函数里就可以用EBP加偏移值来访问到函数的参数和局部变量了：
在movl %esp,%ebp执行后，EBP指向的内存位置就是当前的栈顶位置，通过x/3x $ebp命令就可以查看到当前栈里依次压入了10的半径参数，0x08048085的返回地址，以及0x00000000的EBP的原始值。
继续单步调试：
可以看到，在subl $4, %esp指令执行后，ESP的值变为0xbffff380，减少了4个字节，这4个字节是预留给存放32位单精度浮点数的局部变量的。
接下来，在fldpi和filds 8(%ebp)两条指令执行后，可以用info all命令来查看到FPU里压入寄存器栈的值：
在fmul %st(0), %st(0)和fmulp %st(0), %st(1)指令计算完圆面积后，FPU里的结果如下：
ST0里存储的314.159271240234375就是半径10的圆面积，接着就可以用fstps -4(%ebp)指令将ST0里的结果弹出到-4(%ebp)指向的局部变量：
上面0xbffff380就是局部变量的内存位置，该位置里的值314.159271就是fstps指令弹出到此处的结果。
一路往下执行到RET指令：
从上面输出可以看到EAX里的值0x439d1463为浮点结果的十六进制格式，ESP恢复到CALL进入area函数时的值0xbffff388，而EBP则恢复为原来的0x0 。
继续单步执行：
上面输出可以看到ret指令执行后，程序的执行流程切换到_start主调用程式的15行，也就是call area的下一条指令addl $4, %esp的位置，当addl $4, %esp指令将ESP加4后，ESP的值就恢复为程序最开始运行时的0xbffff390，从而丢弃掉之前压入栈的参数，在movl %eax, result指令执行后，EAX就将计算出来的面积值314.159271存储到result全局变量里。
后面半径2和半径120的函数执行过程也是一样的。
下一篇介绍如何将函数放置到单独的文件里，以方便模块化开发。
OK，就到这里，休息，休息一下 o(∩_∩)o~~
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另外再附加一个英特尔英文手册的共享链接地址：
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本篇翻译对应汇编教程英文原著的第337页到第348页，对应原著第11章 (注意这里的页数不是页脚的页数，而是pdf电子档顶部，分页输入框中的页数，也就是包含了目录，前言部分的总页数，pdf电子档总页数是577，当前已翻译完的页数为348 / 577)。
Passing Data Values in C Style C语言风格的传值方式：
上一节提到过两种传值方式，一种是通过寄存器传值，一种是通过全局内存变量来传值，如果每个函数都使用自己的规则来进行传值的话，在进行大型项目开发时，函数的相互沟通就会是个很大的问题，在之前的Moving Data 汇编数据移动 (四) 结束篇 栈操作的章节里，我们介绍过栈，栈是一段特殊的内存区域，C语言编写的程式在经过编译后，生成的汇编指令里，函数之间就是通过栈来传递参数的。至于函数的返回结果，如果是32位的整数，则将其存放在EAX寄存器里，如果是64位的整数，则将其通过EDX:EAX的寄存器对来返回给主调用程式，如果结果是浮点数，则将该浮点数存储在FPU的ST0寄存器里。
下面就具体的介绍下栈在函数传值时的工作原理。
Revisiting the stack 重温栈的工作方式：
栈是程序内存区域底部的一段保留区域，它从高地址往低地址方向反向增长，由ESP寄存器作为指针指向栈顶位置，可以通过PUSH指令向栈里存放数据，当PUSH指令执行时，会先将ESP减去要压入数据的尺寸，然后将数据存储到ESP指向的内存位置。可以通过POP指令将数据弹出栈，POP指令会将ESP指向的数据弹出到指定的寄存器，然后将ESP加上弹出数据的尺寸，从而让其指向之前压入栈的数据。
Passing function parameters on the stack 通过栈来传递函数的参数：
在C风格里，当主程式用CALL指令调用某个函数前，会先将函数所需的参数通过PUSH指令压入栈，至于压栈的顺序是和C语言里函数定义的原型里的参数顺序刚好相反的，例如，某个函数原型是test(a,b,c)，则对应的汇编指令会先将第三个参数c压入栈，再将第二个参数b压入栈，最后将第一个参数a压入栈。
由于CALL指令调用的函数在执行完后，需要能够返回到主调用程序继续执行，所以CALL指令执行时，在内部会自动将返回地址也压入栈，这样函数执行完后，RET指令就可以根据压入的返回地址来进行返回。所以CALL指令执行后，栈里的情况会如下图所示：
图1
上图ESP指向的栈顶位置，存储的是CALL指令压入栈的函数返回地址，在ESP之前还依次压入了3个参数。
参数压入栈后，该如何访问到这些参数呢？前面的章节，我们介绍过寄存器间接寻址的方式，就是通过寄存器里的值作为内存地址，再加上一个可能的偏移值来访问到内存里的数据，因此，我们可以利用ESP寄存器进行间接寻址，如下图所示：
图2
由于函数内部执行时还可能会用到PUSH和POP指令，PUSH和POP执行时会修改ESP的位置，所以我们不能用ESP作为基址，来访问栈里的参数，但是我们可以将ESP的值存储到另一个寄存器，该寄存器就是EBP寄存器，同时为了不破坏EBP里原来的值，在将ESP传值给EBP之前，需要先将EBP原来的值压入栈，然后就可以通过EBP间接寻址的方式访问到这些参数了，下图就演示了这种做法：
图3
上图在将EBP原来的值压入栈后，ESP就可以将当前的栈顶位置赋值给EBP，函数里的汇编指令就能通过8(%ebp)即EBP加8来访问到第一个参数，第二个和第三个参数的访问也是同理，EBP不会像ESP那样受到PUSH，POP之类的指令影响，所以栈里参数的内存位置与EBP的相对偏移值就不会发生变化。
Function prologue and epilogue 函数的开场与结束：
从上面图3可以看出，在CALL指令进入函数后，为了能访问到栈里的参数，需要先将EBP压入栈，再将ESP传值给EBP，在函数结束时，反过来就要先将EBP传值给ESP，然后再将EBP原来的值弹出栈，所以C风格的函数有一套标准的开场和结束代码：
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function: pushl %ebp movl %esp, %ebp . . movl %ebp, %esp popl %ebp ret |
上面的代码片段里，开头先用pushl %ebp指令将EBP原来的值压入栈，然后通过movl %esp, %ebp指令将ESP当前的值传递给EBP，在函数RET指令返回前，则先用movl %ebp, %esp指令将ESP恢复到上面图3的位置，然后popl %ebp指令就可以将ESP指向的Old EBP Value(EBP原来的值)恢复到EBP寄存器，并且将ESP加4个字节，让其指向Return Address(返回地址)，这样最后一条RET指令就可以根据当前栈顶的返回地址返回到主调用程序。
上面开场的pushl %ebp和movl %esp, %ebp两条指令还可以用ENTER一条指令来代替，ENTER指令执行时，会自动在内部完成pushl %ebp和movl %esp, %ebp的操作，同样的，可以用LEAVE指令来代替结束时的movl %ebp, %esp和popl %ebp两条指令，ENTER和LEAVE指令可以简化函数的开场和结束代码。
Defining local function data 定义函数的局部变量：
函数的局部变量是指函数里的一些私有数据，如果将局部变量的值存放在寄存器里，则由于寄存器数量有限，能存储的局部变量数据也会受到限制，所以在C风格的函数里，局部变量也是放在栈里的，然后就可以利用EBP作为基址，加上偏移值来访问这些局部变量了，如下图所示：
图4
如上图所示，可以通过-4(%ebp)即EBP减4来访问Local Variable 1对应的局部变量里的值，但是上图有个问题，就是当函数里执行PUSH操作时，ESP就会下移到局部变量的内存位置，从而会将这些局部变量的值给覆盖掉，为了避免这样的问题，可以先让ESP减去局部变量的总字节数，从而让ESP越过局部变量的区域，这样PUSH之类的操作就不会覆盖掉局部变量的值了，如下图所示：
图5
由于一开始ESP需要减去局部变量的字节数，所以C风格函数的开场代码就需要进行类似如下的修改：
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function: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp . . |
这里，在pushl %ebp和movl %esp, %ebp之后，通过subl $8, %esp指令将ESP的值减8，从而为局部变量预留出8个字节的空间，这8个字节可以用来放置两个32位的整数类型的局部变量。
在函数RET返回前，结束代码会用EBP来恢复ESP，从而将这些局部变量给自动丢弃掉。
Cleaning out the stack 函数返回后，清理栈中的参数：
主调用程式在用CALL指令调用函数前，会先用PUSH指令将参数压入栈，但是函数执行完后，通过RET指令返回时，RET指令只会将返回地址弹出栈，而返回地址之前压入的参数还是留在栈里的，需要主调用程式自己来清理，一种方式是通过POP指令将参数一个一个弹出栈，还有一种更简单更常用的方式：将ESP加上栈里参数的总字节数，从而将这些参数给丢弃掉，这所以可以这么做，是因为栈是向低地址方向增长的，ESP加上参数的总字节后，之后的PUSH操作就会自动将丢弃掉的参数给覆盖掉。
因此通过CALL指令调用函数的模板如下：
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pushl %eax pushl %ebx call compute addl $8, %esp |
上面代码片段里，先用PUSH指令将两个参数依次压入栈，然后通过CALL指令调用进入compute函数，在compute函数执行完，并用RET指令返回后，最后用ADD指令将ESP加8(之前压入栈的两个参数的总字节数是8)，从而手动清理掉栈里的参数。
An example 完整的例子：
下面的functest3.s程式就演示了如何通过栈来进行函数的传值：
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# functest3.s - An example of using C style functions .section .data precision: .byte 0x7f, 0x00 .section .bss .lcomm result, 4 .section .text .globl _start _start: nop finit fldcw precision pushl $10 call area addl $4, %esp movl %eax, result pushl $2 call area addl $4, %esp movl %eax, result pushl $120 call area addl $4, %esp movl %eax, result movl $1, %eax movl $0, %ebx int $0x80 .type area, @function area: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $4, %esp fldpi filds 8(%ebp) fmul %st(0), %st(0) fmulp %st(0), %st(1) fstps -4(%ebp) movl -4(%ebp), %eax movl %ebp, %esp popl %ebp ret |
上面的functest3.s例子在前一章functest2.s的基础上做了些改动，本例是用栈代替寄存器来传递参数的，例如上面在call area指令执行函数前，会通过pushl $10将半径10压入栈作为area函数的参数，在call指令进入area函数后，先是标准的开场代码：pushl %ebp和movl %esp, %ebp，接着用subl $4, %esp将ESP减4从而预留出4个字节的空间作为函数的局部变量。在fldpi将pi值压入FPU寄存器栈后，再通过filds 8(%ebp)将第一个半径参数也压入栈，然后是fmul和fmulp两条指令根据ST0和ST1的值计算出圆面积，计算出的面积值存储在FPU的ST0里。
在得到结果后，为了演示局部变量的用法，这里用fstps -4(%ebp)指令将ST0里的结果弹出到-4(%ebp)指向的第一个局部变量的内存位置，最后再由movl -4(%ebp), %eax指令将该局部变量里的值存储到EAX里，作为函数的返回值，这里用的是EAX作为返回结果的寄存器，但是在实际使用时，尤其是在C程序调用汇编函数时，如果汇编函数执行的结果是浮点数，则应该以ST0作为返回结果的寄存器，上面的functest3.s例子只是为了演示局部变量的传值用法，所以才改用EAX作为结果返回。
area函数在RET指令返回前，是一段标准的结束代码：movl %ebp, %esp和popl %ebp 。
在RET指令返回到主调用程式后，先通过addl $4, %esp将栈里残留的参数给清理掉，再由movl %eax, result将EAX里的结果存储到result全局变量里。
Watching the stack in action 在调试器里观察栈的存储情况：
functest3.s经过汇编链接后，在gdb调试器里的输出情况如下：
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$ as -gstabs -o functest3.o functest3.s $ ld -o functest3 functest3.o $ gdb -q functest3 Reading symbols from /home/zengl/Downloads/asm_example/func/functest3...done. (gdb) break *_start+1 Breakpoint 1 at 0x8048075: file functest3.s, line 11. (gdb) r Starting program: /home/zengl/Downloads/asm_example/func/functest3 Breakpoint 1, _start () at functest3.s:11 11 finit (gdb) print $esp $1 = (void *) 0xbffff390 (gdb) |
上面输出显示，一开始ESP栈顶指针指向的是0xbffff390的内存位置，继续往下调试到CALL指令执行前：
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(gdb) s 13 pushl $10 (gdb) s 14 call area (gdb) print $esp $2 = (void *) 0xbffff38c (gdb) x/d 0xbffff38c 0xbffff38c: 10 (gdb) |
可以看到，在pushl $10执行后，ESP的值变为0xbffff38c，比一开始的0xbffff390减少了4个字节，同时0xbffff38c这个新的栈顶位置里存储的值为10，也就是PUSH指令压入的半径参数。
我们继续单步调试，进入CALL调用的函数：
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14 call area (gdb) s 31 pushl %ebp (gdb) print $esp $3 = (void *) 0xbffff388 (gdb) x/x 0xbffff388 0xbffff388: 0x08048085 (gdb) x/d 0xbffff38c 0xbffff38c: 10 (gdb) |
在CALL指令进入area函数后，ESP的值变为0xbffff388，比之前pushl $10执行后的值0xbffff38c又减少了4个字节，通过x/x 0xbffff388命令可以查看到新的ESP指向的位置里存储的值是0x08048085，该值就是CALL指令压入栈的返回地址。通过x/d 0xbffff38c命令输出的10表示，在返回地址之前压入的是半径参数10 。
在area函数里第一条指令pushl %ebp执行后，gdb调试器里的输出情况如下：
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31 pushl %ebp (gdb) s 32 movl %esp, %ebp (gdb) print $esp $4 = (void *) 0xbffff384 (gdb) x/x 0xbffff384 0xbffff384: 0x00000000 (gdb) |
从上面的输出可以看到，pushl %ebp执行后，ESP的值减4变为0xbffff384，该内存里压入的值0x00000000就是原始的EBP的值，接下来就可以通过movl %esp, %ebp指令将ESP的值赋值给EBP，这样函数里就可以用EBP加偏移值来访问到函数的参数和局部变量了：
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32 movl %esp, %ebp (gdb) s area () at functest3.s:33 33 subl $4, %esp (gdb) x/3x $ebp 0xbffff384: 0x00000000 0x08048085 0x0000000a (gdb) |
在movl %esp,%ebp执行后，EBP指向的内存位置就是当前的栈顶位置，通过x/3x $ebp命令就可以查看到当前栈里依次压入了10的半径参数，0x08048085的返回地址，以及0x00000000的EBP的原始值。
继续单步调试：
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33 subl $4, %esp (gdb) s 34 fldpi (gdb) print $esp $5 = (void *) 0xbffff380 (gdb) |
可以看到，在subl $4, %esp指令执行后，ESP的值变为0xbffff380，减少了4个字节，这4个字节是预留给存放32位单精度浮点数的局部变量的。
接下来，在fldpi和filds 8(%ebp)两条指令执行后，可以用info all命令来查看到FPU里压入寄存器栈的值：
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34 fldpi (gdb) s 35 filds 8(%ebp) (gdb) s 36 fmul %st(0), %st(0) (gdb) info all ...................... st0 10 (raw 0x4002a000000000000000) st1 3.1415926535897932385128089594061862 (raw 0x4000c90fdaa22168c235) st2 0 (raw 0x00000000000000000000) st3 0 (raw 0x00000000000000000000) st4 0 (raw 0x00000000000000000000) st5 0 (raw 0x00000000000000000000) ...................... |
在fmul %st(0), %st(0)和fmulp %st(0), %st(1)指令计算完圆面积后，FPU里的结果如下：
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(gdb) info all ........................ st0 314.159271240234375 (raw 0x40079d14630000000000) st1 0 (raw 0x00000000000000000000) st2 0 (raw 0x00000000000000000000) ........................ |
ST0里存储的314.159271240234375就是半径10的圆面积，接着就可以用fstps -4(%ebp)指令将ST0里的结果弹出到-4(%ebp)指向的局部变量：
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38 fstps -4(%ebp) (gdb) s 39 movl -4(%ebp), %eax (gdb) print $esp $6 = (void *) 0xbffff380 (gdb) x/4x $esp 0xbffff380: 0x439d1463 0x00000000 0x08048085 0x0000000a (gdb) x/f $esp 0xbffff380: 314.159271 (gdb) |
上面0xbffff380就是局部变量的内存位置，该位置里的值314.159271就是fstps指令弹出到此处的结果。
一路往下执行到RET指令：
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39 movl -4(%ebp), %eax (gdb) s 40 movl %ebp, %esp (gdb) s 41 popl %ebp (gdb) s 42 ret (gdb) info all eax 0x439d1463 1134367843 ecx 0x0 0 edx 0x0 0 ebx 0x0 0 esp 0xbffff388 0xbffff388 ebp 0x0 0x0 |
从上面输出可以看到EAX里的值0x439d1463为浮点结果的十六进制格式，ESP恢复到CALL进入area函数时的值0xbffff388，而EBP则恢复为原来的0x0 。
继续单步执行：
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42 ret (gdb) s _start () at functest3.s:15 15 addl $4, %esp (gdb) s 16 movl %eax, result (gdb) s 17 pushl $2 (gdb) print $esp $7 = (void *) 0xbffff390 (gdb) x/f &result 0x80490d4 <result>: 314.159271 (gdb) |
上面输出可以看到ret指令执行后，程序的执行流程切换到_start主调用程式的15行，也就是call area的下一条指令addl $4, %esp的位置，当addl $4, %esp指令将ESP加4后，ESP的值就恢复为程序最开始运行时的0xbffff390，从而丢弃掉之前压入栈的参数，在movl %eax, result指令执行后，EAX就将计算出来的面积值314.159271存储到result全局变量里。
后面半径2和半径120的函数执行过程也是一样的。
下一篇介绍如何将函数放置到单独的文件里，以方便模块化开发。
OK，就到这里，休息，休息一下 o(∩_∩)o~~