【CSAPP】<Chapter 3>

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編譯器承擔了產生彙編代碼的大部分工作，但是閱讀和理解彙編代碼仍然是重要能力。

學習意義：（1）理解編譯器的最佳化能力，分析代碼中隱含的低效率。（2）進階語言提供的抽象層會隱藏我們想要瞭解的程式的運行時行為。e

相對於C代碼錶示的計算操作，最佳化編譯器能夠重新排列執行順序，消除不必要計算，用快速控制項目替換慢速操作，甚至將遞迴變換成迭代。

表述基於x84-64的機器語言。（32位前身是IA-32）（Intel處理器系列俗稱x86）

電腦工業已經完成了從32位到64位的過渡。32位機器只能使用4GB的隨機訪問儲存空間。

每個後繼處理器的設計都是向後相容的。

摩爾定律：晶體管數量每26個月就會翻一番。

 

使用Unix命令列編譯檔案p1.c和p2.c的代碼：

linux> gcc -Og -o p p1.c p2.c

“gcc”：GCC C編譯器（linux上預設的編譯器），可以簡單地用“cc”來啟動它。

編譯選項“-Og”：說明編譯器使用會產生符合原始C代碼整體結構的機器代碼最佳化等級。較進階別的最佳化：“-O1”，“-O2”。

“gcc”命令調用了一整套程式將原始碼——>可執行代碼：

（1）C前置處理器，插入所有#include命令指定的檔案，擴充所用#define聲明指定的宏。

（2）編譯器產生兩個源檔案的彙編代碼p1.s和p2.s。

（3）編譯器將彙編代碼——>二進位目標代碼檔案p1.o和p2.o。（包含所有指令的二進位表示，還沒有填入全域值的地址）

（4）連結器將兩個目標代碼檔案與實現庫函數的代碼合并——>可執行代碼檔案p（由“-o p”指定）

 

機器級編程中最重要的兩種系統抽象：

（1）指令集體繫結構ISA（Instruction Set Architecture）定義機器級程式的格式，行為。（處理器狀態，指令格式，每條指令對狀態的影響）

（2）虛擬位址。使得提供的記憶體模型看上去是一個很大很大的位元組數組。

機器代碼對C語言程式員隱藏的處理器狀態：

（1）程式計數器PC（%rip）：給出將要執行的下一條指令在記憶體中的地址。

（2）整數寄存器檔案：包含16個命名的位置，分別儲存64位的值，（儲存地址，整數資料），選項組，儲存臨時資料。

（3）一組向量寄存器：存放多個整數/浮點數值。

彙編代碼不區分有不帶正負號的整數，不同類型指標。

 

程式記憶體包括：

（1）程式的可執行機器代碼。

（2）作業系統需要的一些資訊，用來管理程序呼叫和返回的運行時棧。

（3）使用者指派的記憶體塊（如malloc庫函數分配的）。

x86-64的虛擬位址是由64位，目前地址的高16位必須設定為0。所以實際位址範圍為（0 ~ 64TB）。

 

“-S”選項讓GCC運行編譯器，只產生彙編檔案，不做進一步的工作：

linux> gcc -Og -S mstore.c

 

【CSAPP】<Chapter 3>