计算机执行机器代码，用字节编码低级的操作，包括处理数据、管理存储器、读写存储设备上的数据，利用网络通信，编译器基于变成语言的原则， 目标机器的指令集合操作系统遵循的原则，经过一系列阶段产生机器代码，gcc c语言编辑器以汇编代码的形式输出，汇编代码是机器代码的文本表示，给出程序的每一条指令。然后gcc调用汇编器和链接器，根据汇编代码生成可执行的机器代码。

本章，近距离观察机器代码和汇编代码。

机器级的实现，被高级语言屏蔽了，用高级语言编写的程序可以在很多不同的机器上编译和执行，而汇编代码则是与特定机器密切相关的。 

3.1 历史观点

3.2 程序编码 

3.2.1 机器级代码

计算机系统使用了多种不同形式的抽象，利用抽象模型隐藏实现的细节，对于机器级编码来说，两种抽象非常重要，

1）机器级程序的格式和行为，定义为指令集体系结构（ISA）

2)机器级程序使用的存储器地址是虚拟地址，提供的存储器模型看上去是非常大的字节数组，存储器系统的实际实现，是将多个硬件存储器和操作系统软件组合起来。

IA32机器代码和原始C代码差别很大，一些通常对C语言隐藏的处理器状态是可见的：

1）程序计数器 pc 用%eip表示，指示将要执行的下一条指令在存储器中的地址

2）整数寄存器文件 8个命名的位置，

3）条件码寄存器：最近执行的算术或者逻辑指令的状态信息，用来实现控制或数据流中的条件变化，比如用来实现if 和while语句

4）一组浮点寄存器存放浮点数据

机器代码吧存储器看成一个很大的按照字节寻址的数组。 

5）程序存储器 包含程序的可执行机器代码，操作系统需要的一些信息，过程调用和返回的栈，用户分配的存储器块。

程序存储器用虚拟地址来寻址，操作系统负责管理虚拟地址空间，把虚拟地址翻译成实际处理器存储器中的物理地址。

3.2.2 代码示例

3.2.3 关于格式的注解

3.3 数据格式

3.4 访问信息

3.5 算术和逻辑操作

3.6 控制

3.7 过程

一个过程调用包括吧数据（以过程参数和返回值的形式）和控制，从代码的一部分传递到另一部分。另外，他还必须在进入时为过程的局部变量分配空间，并在退出时释放这些空间，数据传递 局部变量的分配 释放，通过操纵程序栈来实现。

IA32程序用程序栈来支持过程调用，机器用栈传递过程参数、存储返回信息、保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储。为单个过程分配的哪部分栈称为栈帧（satck frame）。寄存器%ebp为帧指针，寄存器%esp为栈指针。

许多编译后的函数并不需要栈帧，如果所有的局部变量都能保存在寄存器中，而且这个函数也不会调用其他函数，那么需要栈额唯一原因就是用来保存返回地址。

使函数需要栈的原因如下：

1）局部变量太多，不能都放在寄存器中

2）有些局部变量是数组或者结构

3）函数用取地址操作符（&）来计算以各局部变量的地址

4）函数必须必须把站上的某些参数传递到另一个函数

5）在修改一个被调用者保存寄存器之前，函数需要保存他的状态

3.8 数组分配和访问

3.9 异质的数据结构

3.10 指针

3.11GDB调试器

3.12 存储器的越界引用和缓冲区溢出

3.13 扩展IA32到64位 3.14 浮点程序的机器级表示

3.14 小结

程序变量是在运行时栈中，还是在某个动态分配的数据结构中，还是在某个全局存储位置中。理解程序如何映射到机器上会理解这些存储器的差别。 

深入理解计算机系统（第二版）----之三：程序的机器级表示