基于x86的Hello World汇编代码分析

｜ +----------------+ ｜ +----------------+
V | | V | |
低 + .... + 低 + .... +
图一 图二
下面从main函数开始单步分析每一句话，并跟踪堆栈状态。
初始状态，堆栈状态如图一：
高 +----------------+ <-- esp （栈顶） 高 +----------------+
｜ | | ｜ | |
a = 3, 将a的值存入堆栈（加载到内存中）。
31 movl $4, -12(%ebp)
b = 4, 将b的值存入堆栈（加载到内存中）。
32 movl -12(%ebp), %eax
33 movl %eax, 4(%esp)
将b的值调入寄存器，并且入栈，为调用add函数准备参数。
10 addl %edx, %eax
相加，结果存入eax寄存器。
18 .string "Hello World!"
19 .text
20 .globl main
21 .type main, @function
22 main:
23 leal 4(%esp), %ecx
24 andl $-16, %esp
｜ +----------------+ ｜ +----------------+ <-- esp
｜ | ｜ ｜ | ｜
图三
29 subl $36, %esp
esp向下移动36字节，留出空间给局部变量使用，每个存储单元4字节，故共9格。这里预留的空间有些多，在后续的分析中会发现，很多空都没用上。在第四部分的优化后的代码中也可以看到，36被优化成了20，预留的空间正好用满。
30 movl $3, -8(%ebp)
2
3 int add(int a, int b){
4 return (a+b);
5 }
6
7 int main(int argc, char **argv){
8 int a, b, c;
9 a = 3;
10 b = 4;
11 c = add(a, b);
｜ +----------------+ ｜ + 若干 +
｜ | ｜ ｜ | ｜
基于x86的Hello World汇编代码分析
（AT&T汇编风格）
本文通过对由gcc对简单C语言代码编译生成的汇编码进行逐句分析解读，来学习x86的汇编结构和堆栈机制。文章涉及细节较多，难免出错，望读者不吝赐教！
一、代码
C语言代码：
/* file: hello.c */
1 #include <stdio.h>
｜ +----------------+ <-- esp
｜ | old esp+4 | 28 pushl %ecx (ecx =old esp + 4)
｜ +----------------+
下面进入add函数代码。
6 pushl %ebp
将ebp值压栈保存。
7 movl %esp, %ebp
移动ebp至当前esp位置。
8 movl 12(%ebp), %edx
9 movl 8(%ebp), %eax
将两个参数加载到寄存器。
将ecx所指地址（也就是程序开始时esp所指位置，如图一所示）的内容压栈。这个内容是eip。关于这句的用途，后面有详细解释。
26 pushl %ebp
将ebp压栈，保存ebp的值，以便在退出函数时恢复。
27 movl %esp, %ebp
将ebp移动到esp的位置。
28 pushl %ecx
将ecx的值压栈，保存，在退出函数时，通过这个值来恢复esp的初始值。
现在，堆栈状态如图三：
高 +----------------+ <-- old esp
｜ | |
｜ +---- 若干 ----+
44 movl $0, %eax
45 addl $36, %esp
46 popl %ecx
47 popl %ebp
48 leal -4(%ecx), %esp
49 ret
50 .size main, .-main
2 .text
3 .globl add
4 .type add, @function
5 add:
6 pushl %ebp
7 movl %esp, %ebp
8 movl 12(%ebp), %edx
9 movl 8(%ebp), %eax
12 printf("a+b=%d/n", c);
13 printf("Hello World!/n");
14 return 0;
15 }
16
gcc -S -ohello.s hello.c输出文件：
/* file: hello.s */
1 .file "hello.c"
38 movl -16(%ebp), %eax
39 movl %eax, 4(%esp)
40 movl $.LC0, (%esp)
41 call printf
42 movl $.LC1, (%esp)
43 call puts
25 pushl -4(%ecx)
26 pushl %ebp
27 movl %esp, %ebp
28 pushl %ecx
29 subl $36, %esp
30 movl $3, -8(%ebp)
31 movl $4, -12(%ebp)
10 addl %edx, %eax
11 popl %ebp
12 ret
13 .size add, .-add
14 .section .rodata
15 .LC0:
16 .string "a+b=%d/n"
17 .LC1:
51 .ident "GCC: (Ubuntu 4.3.2-1ubuntu12) 4.3.2"
52 .section .note.GNU-stack,"",@progbits
二、分析
下面对hello.s进行逐句分析。
第1行为gcc留下的文件信息；第2行标识下面一段是代码段，第3、4行表示这是add函数的入口，第5行为入口标号；6~12行为add函数体，稍后分析；13行为add函数的代码段的大小；14行指示下面是数据段；15~18行定义了main中要用到的两个字符串常量；19行同第二行，20、21行定义了main函数入口，22行为main入口标号。23行开始正式进入main函数，直至49行；50行为main函数代码段体积。51、52行为 gcc留下的信息。
32 movl -12(%ebp), %eax
33 movl %eax, 4(%esp)
34 movl -8(%ebp), %eax
35 movl %eax, (%esp)
36 call add
37 movl %eax, -16(%ebp)
23 leal 4(%esp), %ecx
将esp所指地址加4得到的地址存入ecx。
24 andl $-16, %esp
－16的补码为11...10000，这句话使esp指针下移若干位，新地址末四位是0，故按16字节对齐，如图二。对齐是为了加速CPU访存。
25 pushl -4(%ecx)
34 movl -8(%ebp), %eax
35 movl %eax, (%esp)
将a的值调入寄存器，并且入栈，为调用add函数准备参数。
36 call add
调用add函数。注意，在这里，call指令隐含执行了一条ush %eip的指令，记录当前代码段执行的位置。
｜ | ｜
｜ +----------------+
V | |
低 + .... +
｜ | eip ｜ 25 pushl -4(%ecx)
｜ +----------------+ <-- ebp 27 movl %esp, %ebp
｜ | old ebp ｜ 26 pushl %ebp (we don't know what old ebp is, but we have to backup it)
｜ | ｜
｜ +----------------+
｜ | ｜
｜ +----------------+