20145204《信息安全系统设计基础》第5周学习总结

教材学习内容

x86寻址方式

DOS时代的平坦模式，不区分用户空间和内核空间，很不安全
8086的分段模式
IA32的带保护模式的平坦模式

机器级编程的两种抽象

-ISA（Instruction set architecture）。ISA简单来说就是指令集体系结构。定义了处理机状态，指令格式以及指令对状态的影响。
-机器级使用的存储器地址是虚拟地址。

机器代码中的处理机状态

程序计数器（PC）表示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
整数寄存器文件。存储32位的值。存储程序状态或用来保存临时数据。
条件码寄存器
浮点寄存器

Gcc编译代码

1.产生汇编代码文件：gcc -01 -S xxx.c生成xxx.s文件
2.产生目标代码文件：gcc -01 -c xxx.c生成xxx.o文件
3.查看目标代码文件的内容：objdump -d xxx.o

不同数据汇编代码后缀

movb（传送字节）
movw(传送字)
movl（传送双字）注意：汇编代码中后缀l可以表示4自己整数和8字节双精度浮点数。

操作数指示符寻址

立即数：$0xff.
寄存器中的内容：%eax(32位)，%ax(16位)，%al(4位)。
存储器：根据计算出来的地址访问存储器
学会多种寻址方式寻址。错误的寻址方式：1. 存储器间接寻址错误使用寄存器：movb $0xf,(%bl).2.二元操作如sub,mov中两个操作数不能同时是存储器位置。

数据传送指令

MOVS和MOVZ指令比较：MOVS符号位扩展，MOVZ零扩展（高位0填充）
pushl数据压栈，popl数据出栈。采用先进后出的原则。栈顶地址小，栈底地址大。IA32栈向低地址方向增长。所以push指令减小栈指针。
4个整数操作指令
addl、subl、andl、xorl
7个跳转指令（jXX）
jmp、jle、jl、je、jne、jge、jg
有6个条件传送指令（cmovXX）
只有当条件码满足所需要的约束时，才会更新目的寄存器的值。
cmovle、cmovl、cmove、cmovne、cmovge、cmovg

桢栈结构

为单个过程分配的那部分栈称为栈帧(stack frame)。寄存器%ebp为帧指针,而寄存器%esp为栈指针。栈帧结构（栈用来传递参数、存储返回信息、保存寄存器，以及本地存储）

转移控制

支持过程调用和返回的指令：

指令描述

-call Label 过程调用

-call *Operand 过程调用

-leave 为返回准备栈

-ret 从过程调用中返回

call指令的效果是将返回地址入栈，并跳转到被调用过程的起始处。返回地址是在程序中紧跟在call后面的那条指令地址。

寄存器使用惯例

程序寄存器组是唯一能被所有过程共享的资源。虽然在给定时刻只能有一个过程是活动的，但是我们必须保证当一个过程(调用者)调用另一个过程(被调用者)时，被调用者不会覆盖某个调用者稍后会使用的寄存器的值。根据惯例，寄存器%eax、%edx和%ecx被划分为调用者保存寄存器。当过程P调用Q时，Q可以覆盖这些寄存器，而不会破任何P所需要的数据。另一方面，寄存器%ebx、%esi和%edi被划分为被调用者保存寄存器。这意味着Q必须在覆盖这些寄存器之前，先把它们保存到栈中，并在返回前恢复它们。

代码调试过程中的问题以及解决过程

编译代码

gcc -s xxx.c得到汇编结果

删减汇编多出的辅助信息得到以下代码：

 1 add:
 2     pushl    %ebp            //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中
 3     movl    %esp, %ebp      //构建当前函数堆栈
 4     movl    8(%ebp), %eax   //从父函数堆栈中取得参数，存入ax寄存器
 5     addl    $3, %eax        //完成+3操作
 6     popl    %ebp            //恢复原父函数堆栈

 8 r_turn:
 9     pushl    %ebp            //保存现场，将父函数的栈底寄存器存入当前程序栈中
10     movl    %esp, %ebp      //构建当前函数堆栈
11     pushl    8(%ebp)        //
12     movl    8(%ebp), %eax   
14     call    add               //调用add
15     addl    $4,%esp
17 main:
18     pushl    %ebp
19     movl    %esp, %ebp
20     push    $4        
21     call    r_turn      
22     addl    $4,%esp              
23     addl    $1, %eax        //完成+1操作