計算機硬體只能識別和理解機器語言程式,用各種組合語言或高階語言編寫的源程式都要翻譯(彙編,解釋或編譯)成以機器指令形式表示的機器語言才能在計算機中執行。
計算機的指令有微指令,機器指令和偽(巨集)指令之分。微指令是微程式級命令,屬於硬體範疇;偽指令是由若干機器指令組成的指令序列,屬於軟體範疇;機器指令介於二者之間,處於硬體和軟體的交介面。
在計算機系統的抽象層中,最重要的抽象層就是指令集體系結構(isa),他作為計算機硬體之上的抽象層,對使用硬體的軟體遮蔽了底層硬體的實現細節,將物理上的計算機硬體抽象成乙個邏輯上的虛擬計算機,稱為機器語言級虛擬機器。
isa 定義了機器語言級虛擬機器的屬性和功能特性,主要包括以下資訊:
通常,將乙個 c 語言程式轉換為可執行目標**的過程分為 4 個步驟:
預處理:在預處理截斷對帶有#
開頭的語句進行處理,在源程式中插入所有用#include
命令指定的檔案和用#define
宣告指定的巨集。
編譯:將預處理後的源程式編譯生成相應的組合語言程式。
彙編:由匯程式設計序將組合語言轉換為可重定向的機器語言目標**檔案。
源程式檔案字尾名為.c
,所包含的標頭檔案字尾名為.h
;預處理過的原始檔字尾名為.i
;組合語言源程式字尾名為.s
;編譯後的可重定向檔案字尾名為.o
,最終生成的可執行**檔案沒有字尾。
ia-32 中的定點暫存器中共有 8 個通用暫存器,2 個專用暫存器和 6 個段暫存器。
根據指令給定的資訊得到運算元或運算元位址的方式稱為定址方式。
立即定址是指指令中直接給出運算元;暫存器定址指指令中給出運算元所存放的暫存器的編號。除了立即定址和暫存器定址外,其他定址方式下的運算元都在儲存單元中,也稱為儲存器操作胡。
c 語言基本資料型別和 ia-32 運算元型別的對應關係:
c 語言宣告
intel 運算元型別
彙編指令長度字尾
儲存長度(位元組)
(unsigned) char
整數/位元組b1b
(unsigned) short
整數/字w2b
(unsigned) int
整數/雙字l4b
(unsigned) long int
整數/雙字l4b
(unsigned) long long int--
8bchar *
整數/雙字l4b
float
單精度浮點數s4b
double
雙精度浮點數l8b
long double
擴充套件精度浮點數
t10b~12b
在表中,可以看出雙字整數和雙精度浮點數的長度字尾都一樣,因為已經通過指令操作碼區分了是浮點數還是整數,所以長度字尾相同不會產生歧義。
c 語言程式的基本資料型別主要由以下幾類:
序數,位串:用來表示序號,元素個數,元素總長度,位串等的無符號數。
帶符號整數:是 c 語言應用最廣泛的基本資料型別,可宣告位 char,short,int,long 等。
浮點數:用來表示實數,可宣告為 float,double 和 long double 等。
1. 傳送指令
傳送指令用於暫存器,儲存單元或 i/o 埠之間傳送資訊。
通用資料傳送指令:
輸入輸出指令:專門用於累加器和 i/o 埠之間進行資料傳送。例如:in 指令用於將 i/o 埠內容送至累加器,out 指令將累加器內容送至 i/o 埠。
標誌傳送指令:標誌傳送指令專門用於對標誌暫存器進行操作。如 pushf 指令用於將標誌暫存器的內容壓棧,popf 指令將棧頂內容送至標誌暫存器。
2. 定點算術運算指令
加/減運算指令:add/sub。用於對給定長度的兩個位串進行相加或相減,兩個運算元中最多只有乙個是儲存器運算元,不區分是無符號數還是帶符號整數,產生的和/差送到目的位址,生成的標誌資訊送到標誌暫存器 eflags。
增/減運算指令:inc/edc。對給定長度的乙個位串加一或減一,給定的運算元既是源運算元,也是目的運算元。
取負指令:neg。用於求運算元的負數。
比較指令:cmp。用於兩個暫存器運算元的比較,用目的運算元減去源運算元,結果不送回目的運算元,即兩個運算元保持不變,只是標誌位作相應改變,因而類似於 sub 指令。
乘法指令:
若指令只給出乙個運算元,則另乙個源運算元隱含再累加器 eax 中。對於 mul 指令,若乘積高 n 位為全 0,則標誌 of 和 cf 皆為 0,否則皆為 1。對於 imul 指令,若乘積的高 n 位為全 0 或全 1,並且等於低 n 位中的最高位,則 of 和 cf 皆為 0,否則皆為 1。除法指令:
指令中只能明顯指出除數,用累加器 eax,edx 存放被除數。若源運算元(除數)是 32 位,則 64 位被除數隱含在 edx-eax 暫存器中,計算後的商在 eax,餘數在 edx。3. 按位運算指令
邏輯運算指令:
not:單運算元取反指令,將運算元每一位取反,然後把結果送回對應位。
and:對雙運算元進行按位邏輯「與」,主要用來實現「掩碼」操作。
or:對雙運算元進行按位邏輯「或」,常用於使目的操作時的特定位置為 1.
xor:對雙運算元進行按位邏輯「異或」,常用於判斷兩個運算元中哪些位不同或用於改變指定位的值。
test:根據兩個運算元相「與」的結果來設定標誌位,常用於檢測某種條件但不能改變源運算元的場合。
移位指令:
shl:邏輯左移,每左移一次,最高位送入 cf,並在低位補 0。
shr:邏輯右移,每右移一次,最低位送入 cf,並在低位補 0。
sal:算術左移,操作與 shl 類似,每次移位,最高位送入 cf,並在低位補 0.執行 sal 指令使,如果移位前後符號位發生變化,則 of=1,表示左移後結果溢位。這是 sal 與 shl 的不同之處。
sar:算術右移,每右移一次,運算元的最低位送入 cf,並在高位補符號位。
rol:迴圈左移,每左移一次,最高位移到最低位,並送入 cf。
ror:迴圈右移,每右移一次,最低位移到最高位,並送入 cf。
rcl:帶迴圈左移,將 cf 作為運算元的一部分迴圈左移。
rcr:帶迴圈右移,將 cf 作為運算元的一部分迴圈右移。
4. 控制轉移指令
條件轉移指令:以條件標誌或者條件標誌位的邏輯運算結果作為轉移依據。
條件設定指令:set。用來將條件標誌組合得到的條件值設定到乙個 8 位通用暫存器中。
條件傳送指令:cmov。如果符合條件就進行傳送操作,佛則什麼都不做。
呼叫指令:call。是一種無條件轉移指令,跳轉方式與 jmp 指令類似,它具有兩個功能:
將返回位址入棧(相當於 push 操作)
跳轉到指定位址處執行。
返回指令:ret。是一種無條件轉移指令,是子程式執行後返回主程式繼續執行。
5. 浮點處理指令
浮點裝入指令 fld 用來將儲存單元中的浮點數轉入到浮點暫存器棧的棧頂。
浮點儲存指令 fst 和 fstp 用來將浮點暫存器棧頂中的元素儲存到儲存單元中。
第三章 程式的控制結構 1049 晶晶赴約會
1049 晶晶赴約會 時間限制 1000 ms 記憶體限制 65536 kb 提交數 39179 通過數 25650 題目描述 晶晶的朋友貝貝約晶晶下週一起去看展覽,但晶晶每週的1 3 5有課必須上課,請幫晶晶判斷她能否接受貝貝的邀請,如果能輸出yes 如果不能則輸出no。注意yes和no都是大寫字...
讀書筆記 《csapp》第三章 程式的機器級表示
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