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用汇编的眼光看C++(开篇)

2011-10-05

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】 很多朋友,包括我自己在内,对C++语言的很多特性不是很明白。特别是几年前找工作的时候,为了应付来自工作单位的考试,...

【 声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。 联系信箱:feixiaoxing @163.com】

很多朋友,包括我自己在内,对C++语言的很多特性不是很明白。特别是几年前找工作的时候,为了应付来自工作单位的考试,我经常逼着自己的去记住一些复杂的试题和答案。可是常常时间已过,一切又回到了原点。原来没有弄清楚的问题还是没有弄明白,一切都没有发生改变。直到若干年后,当我在编码过程中不断积累经验,尝试用汇编代码和内存数据来解释一些现象的时候,才明白有些东西其实并不复杂。也许有的朋友对汇编语言会有畏惧,其实没有必要。只要你对C语言有一些基础,对堆栈有一些印象,那么你已经拥有汇编语言的基础了。在接下来的数篇博客中,我们就会就x86汇编、数据类型、数据运行逻辑、指针、数据、类、重载运算符在汇编下是如何展开的做一些介绍,谈一些个人的看法。下面,我们就进行一些小测试,同时用汇编语言来说明一下。大家可以一起做一下。

(1)char name[] 和char* name

1:

2: void process()

3: {

00401020 push ebp

00401021 mov ebp,esp

00401023 sub esp,4Ch

00401026 push ebx

00401027 push esi

00401028 push edi

00401029 lea edi,[ebp-4Ch]

0040102C mov ecx,13h

00401031 mov eax,0CCCCCCCCh

00401036 rep stos dword ptr [edi]

4: char name_tmp[] = {"hello"};

00401038 mov eax,[string "hello" (0042201c)]

0040103D mov dword ptr [ebp-8],eax

00401040 mov cx,word ptr [string "hello"+4 (00422020)]

00401047 mov word ptr [ebp-4],cx

5: char* name_glb = "hello";

0040104B mov dword ptr [ebp-0Ch],offset string "hello" (0042201c)

6: }

00401052 pop edi

00401053 pop esi

00401054 pop ebx

00401055 mov esp,ebp

00401057 pop ebp

00401058 ret

通过上面的代码,我们可以清楚地看出两者之间的差别。"hello"字符串是一个全局只读变量,空间地址为0x0042201C。name_tmp是函数内的char数组,第4行语句下面四行表示全局数据“hello”是分两次拷贝到name_tmp的,第一次是dword、四个字节,第二次是word、两个字节。所以name_tmp共有6个字节。相比较而言,name_glb什么也没有,它只是把自己指向了全局变量而已,所以它只是一个指针而已。

(2)apple a()和apple b

假设class apple的定义为:

class apple

{

public:

apple() {}

~apple() {}

};

那么apple a()和apple b是分别怎么编译的呢?

9: void process()

10: {

00401020 push ebp

00401021 mov ebp,esp

00401023 sub esp,44h

00401026 push ebx

00401027 push esi

00401028 push edi

00401029 lea edi,[ebp-44h]

0040102C mov ecx,11h

00401031 mov eax,0CCCCCCCCh

00401036 rep stos dword ptr [edi]

11: apple a();

12: apple b;

00401038 lea ecx,[ebp-4]

0040103B call @ILT+20(apple::apple) (00401019)

13: }

00401040 lea ecx,[ebp-4]

00401043 call @ILT+10(apple::~apple) (0040100f)

00401048 pop edi

00401049 pop esi

0040104A pop ebx

0040104B add esp,44h

0040104E cmp ebp,esp

00401050 call __chkesp (004010b0)

00401055 mov esp,ebp

00401057 pop ebp

00401058 ret

为什么apple a()这边什么也没有编译呢?原因很简单,因为编译器把apple a()看成是一个extern的函数,返回值为apple。与此相对应的apple b才是函数中真正定义的临时变量,因为在下面不远处有apple的两个函数——apple的构造函数和apple的析构函数哦。

(3)(apple*) (0) -> print()

其中class apple这样定义:

class apple

{

int value;

public:

apple() {}

~apple() {}

void print() { return;}

};

如果0设置为apple*,那么访问函数print会有问题吗?

10: void process()

11: {

00401030 push ebp

00401031 mov ebp,esp

00401033 sub esp,40h

00401036 push ebx

00401037 push esi

00401038 push edi

00401039 lea edi,[ebp-40h]

0040103C mov ecx,10h

00401041 mov eax,0CCCCCCCCh

00401046 rep stos dword ptr [edi]

12: ((apple*)(0))->print();

00401048 xor ecx,ecx

0040104A call @ILT+0(apple::print) (00401005)

13: }

0040104F pop edi

00401050 pop esi

00401051 pop ebx

00401052 add esp,40h

00401055 cmp ebp,esp

00401057 call __chkesp (004010e0)

0040105C mov esp,ebp

0040105E pop ebp

0040105F ret

通过运行函数,我们发现没有任何异常产生,为什么呢?因为我们发现ecx是作为0传给print函数的,也就是我们熟悉的this指针为0。但是我们发现在print函数内部没有用到this指针,因为我们根本没有对this->value进行访问,只是一个返回语句return。这说明指针作为class null指针并不可怕,可怕的是用null去访问内存中的数据。

(4)int m = 1; int n = m++ + ++m; 那么n是多少呢?

10: void process()

11: {

0040D4D0 push ebp

0040D4D1 mov ebp,esp

0040D4D3 sub esp,48h

0040D4D6 push ebx

0040D4D7 push esi

0040D4D8 push edi

0040D4D9 lea edi,[ebp-48h]

0040D4DC mov ecx,12h

0040D4E1 mov eax,0CCCCCCCCh

0040D4E6 rep stos dword ptr [edi]

12: int m = 1;

0040D4E8 mov dword ptr [ebp-4],1

13: int n = m++ + ++m;

0040D4EF mov eax,dword ptr [ebp-4]

0040D4F2 add eax,1

0040D4F5 mov dword ptr [ebp-4],eax

0040D4F8 mov ecx,dword ptr [ebp-4]

0040D4FB add ecx,dword ptr [ebp-4]

0040D4FE mov dword ptr [ebp-8],ecx

0040D501 mov edx,dword ptr [ebp-4]

0040D504 add edx,1

0040D507 mov dword ptr [ebp-4],edx

14: }

0040D50A pop edi

0040D50B pop esi

0040D50C pop ebx

0040D50D mov esp,ebp

0040D50F pop ebp

通过汇编代码,我们看到【ebp-4】就是m在堆栈中的地址,【ebp-8】就是n在堆栈中的地址。int n = m++ + ++m下面总共有9句汇编。我们可以分析一下:前面三句表示m自己增加1,第四句表示ecx = m,即ecx = 2。第五句ecx和m相加,翻译过来就是ecx = ecx + m。此时ecx = 4。第六句表示n = ecx。 第七句到第九句表示m自增加1。为什么会出现这样的情况呢,其实道理很简单,主要是因为我们的表达式是从右向左运算的。如果大家这样看就明白了,首先++m,然后n = m + m,最后m++。

(5)*p++和(*p)++区别是什么

10: void process()

11: {

0040D4D0 push ebp

0040D4D1 mov ebp,esp

0040D4D3 sub esp,48h

0040D4D6 push ebx

0040D4D7 push esi

0040D4D8 push edi

0040D4D9 lea edi,[ebp-48h]

0040D4DC mov ecx,12h

0040D4E1 mov eax,0CCCCCCCCh

0040D4E6 rep stos dword ptr [edi]

12: char data = 'a';

0040D4E8 mov byte ptr [ebp-4],61h

13: char* p = & data;

0040D4EC lea eax,[ebp-4]

0040D4EF mov dword ptr [ebp-8],eax

14: *p++;

0040D4F2 mov ecx,dword ptr [ebp-8]

0040D4F5 add ecx,1

0040D4F8 mov dword ptr [ebp-8],ecx

15: (*p)++;

0040D4FB mov edx,dword ptr [ebp-8]

0040D4FE mov al,byte ptr [edx]

0040D500 add al,1

0040D502 mov ecx,dword ptr [ebp-8]

0040D505 mov byte ptr [ecx],al

16: }

0040D507 pop edi

0040D508 pop esi

0040D509 pop ebx

0040D50A mov esp,ebp

0040D50C pop ebp

0040D50D ret

我们首先创建局部变量data。然后把data的指针复制给p。从汇编代码可以清楚的看出来:*p++就等于p++;(*p)++首先把指针复制给edx,然后获取edx地址指向的char数据复制给al,al自增加1,同时p地址复制给ecx,al复制给ecx指向的地址,就是这么简单。

类似的问题还有很多,大家不妨自己试一试:

(1) 下面的union在内存是怎么安排的?gcc和vc编译的时候,分配的内存size是一样的吗?

typedef union

{

char m:3;

char n:7;

int data;

}value;

(2) 下面地址一致吗?

char value1[] = {"hello"};

char value2[] = {"hello"};

char* pValue1 = “hello”;

char* pValue2 = "hello";

value1和value2地址一致吗?pValue1和pValue2呢?

(3)下面一段话为什么运行错误?为什么内存泄露了?怎么修改?

class apple

{

char* pName;

public:

apple() { pName = (char*)malloc(10);}

~apple() {if(NULL != pName) free(pName);}

};

void process()

{

apple a, b;

a = b;

}

(全文完)

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