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相信大家也和我一样觉得编译原理在运行环境这部分比较难理解由于机器是栈式运行的所以里面很多操作并不利于我们理解下面分享一下我自己对活动记录这一块的部分理解也有一些x86汇编的内容
活动记录AR Activation Record
是一连续存储区域用于管理与存放和程序单元执行相关的重要信息。下图就是活动记录的内容简单来说活动记录是用来记录一段函数信息的地方 很好理解当我们在写C程序时如果我们要用一个函数调用另一个函数那么在调用结束后怎么回到原来的函数呢 就是活动记录在帮忙他帮我们把调用者的地址记录下来并用控制链相连。 而访问链是记录当前函数可以访问的函数地址这个是可选择的意思就是活动记录中可以没有它。返回值自然就是该函数return的值实在参数其实就是函数的参数也就是int fun(int a,int b)里面的a和b局部数据就是函数体里面定义的局部变量机器状态就是活动记录的一个指针它是活动记录的基地址x86汇编中一般表示为%ebp我们可以用它来找到活动记录里面参数的位置比如8(%ebp)就是ebp8 问题来了如何获取活动记录里的内容呢上面说了可以通过%ebp如下图所示bp进行偏移就可以取得的对应位置的值
活动记录的内容 下图是栈式分配下的活动记录内容布局其中返回值往下即为高地址到低地址所以我们要调用参数就需要用bpxx去取而局部参数就是bp-xx还不懂也没关系后面会举个栗子应该会更好理解 临时区域。用以保存临时计算结果 局部数据区。源程序中程序单元声明的局部变量对应在此区域。 机器状态保存区。存有机器的寄存器程序指令计数器 ip返回地址等。 访问链静态链。当前程序单元可以访问的静态程序中外围程序单元的活动记录链。 控制链动态链。程序单元的活动记录按它们的生成或调用次序串成链。 实在参数 返回值
举个栗子
那么这个C程序的活动记录安排你能画出来吗试试看函数g被调用时活动记录栈的大致内容如下可以看到主函数中调用了h而h调用了g他们的old bp就是控制链分别指向调用者他们都有一个局部变量a并且此时bp在函数g的活动记录中sp是栈顶指针(始终指向栈顶)
再举个栗子 这是一个非常简单的c函数程序你能画出它的活动记录图并标明各个参数对应bp的偏移吗如果我们要取参数则上移要取局部变量则下移这里是int占4个字节所以分别是bp8和bp-4 更深一步让我们一起看一看这段程序的汇编代码是怎么样的吧x86汇编是典型的栈式机首先pushl %ebp将当前bp压栈movl %esp,%ebp将这个位置作为活动记录的基址即把esp送入ebpsubl $8, %esp为局部数据分配空间有两个整型变量所以esp-8movl 8(%ebp), %eax取参数a的值放入寄存器%eax再movl %eax,-4(%ebp)将其赋给局部变量后两句同理将b赋给d最后leave和ret回收活动记录恢复原先保存的机器状态leave相当于mov bp,sp ;pop bp //恢复调用者的bp
再再举个栗子
int punc(int** a,int b, int c,int d)
{
a[b][c] d;return 0;
}//C/C程序int 变量占 4 字节。(1)准确画出该函数的活动记录内容安排。
同理也很简单就能画出来
(2)补全 5 处带有下划线的汇编代码。 那么这里的汇编代码怎么填呢
可以看到参数分别为(int** a,int b, int c,int d)如果你不清楚指针引用的话可以先看一下这篇文章《C语言指针、引用》那么其中a是一个引用它是指向某一个指针的指针的引用也就是有一个指针x它指向另一个指针y而a就是指针x的引用也就是x的另一个名字。知道这个以后就可以补充汇编代码了movl 8(%ebp), %eax显然是将参数a送入%eax那么前面说了a是一个指针的指针的引用也就是说此时的a是一个地址那么①就应该是movl (%eax)%ebx(%eax)相当于取指针a指向的地址可以作为一个数组的首地址然后把a这个地址先放到一个寄存器%ebx里面%12(ebp)对应的就是参数b了那接下来就应该计算a[b]的值了数组地址的计算也很简单ab*4对应汇编就是(%ebx,%eax,4)再把它送入%ebx就得到了a[b]的地址然后取d的值20(%ebp)送入%eax再存到寄存器%edx中然后再计算a[b][c]的地址前面已经计算了a[b]为(%ebx,%eax,4)所以a[b]c*4(%ebx, %eax ,4)那么最后将d送入这个地址就可以了movl %edx,(%ebx,%eax,4)最后return 0即对应 xorl %eax, %eax按位异或相同的位置为0不同的位置为1eax和eax的每一位都相同所以相当于清零。最终结果如下:
