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C语言函数是如何变成汇编的

news 来源：原创 2024/9/29 21:32:02

为了说明C语言如何被编译成汇编语言，我们可以通过一个简单的C程序，并使用ARM编译器来生成相应的汇编代码。

// simple.c
int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {int result = add(5, 3);return result;
}

使用ARM编译器生成汇编代码

我们使用 arm-none-eabi-gcc（GNU ARM Embedded Toolchain）来编译这个C程序并生成汇编代码。以下是在Linux或类似Unix系统上的操作步骤：

安装ARM编译工具链：如果未安装，可以通过以下命令安装：

sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi
编译生成汇编代码：使用 -S 选项来生成汇编代码。

arm-none-eabi-gcc -S simple.c -o simple.s
查看生成的汇编代码：打开生成的 simple.s 文件。

生成的汇编代码（simple.s）

	.cpu arm7tdmi.eabi_attribute 20, 1.eabi_attribute 21, 1.eabi_attribute 23, 3.eabi_attribute 24, 1.eabi_attribute 25, 1.eabi_attribute 26, 1.eabi_attribute 30, 6.eabi_attribute 34, 0.eabi_attribute 18, 4.file	"simple.c".text.align	2.global	add.arch armv4t.syntax unified.arm.fpu softvfp.type	add, %function
add:@ Function supports interworking.@ args = 0, pretend = 0, frame = 8@ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0@ link register save eliminated.str	fp, [sp, #-4]!add	fp, sp, #0sub	sp, sp, #12str	r0, [fp, #-8]str	r1, [fp, #-12]ldr	r2, [fp, #-8]ldr	r3, [fp, #-12]add	r3, r2, r3mov	r0, r3add	sp, fp, #0@ sp neededldr	fp, [sp], #4bx	lr.size	add, .-add.align	2.global	main.syntax unified.arm.fpu softvfp.type	main, %function
main:@ Function supports interworking.@ args = 0, pretend = 0, frame = 8@ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0push	{fp, lr}add	fp, sp, #4sub	sp, sp, #8mov	r1, #3mov	r0, #5bl	addstr	r0, [fp, #-8]ldr	r3, [fp, #-8]mov	r0, r3sub	sp, fp, #4@ sp neededpop	{fp, lr}bx	lr.size	main, .-main.ident	"GCC: (GNU Arm Embedded Toolchain 9-2020-q2-update) 9.3.1 20200408 (release)"

代码分析

`add` 函数

str fp, [sp, #-4]!：将当前帧指针 fp 的值保存到栈中，并将栈指针 sp 向下偏移4字节。! 表示更新后 sp 的值。
add fp, sp, #0：将 sp 的值赋给 fp，即建立当前函数的栈帧。
sub sp, sp, #12：为局部变量分配12字节的空间。
str r0, [fp, #-8] 和 str r1, [fp, #-12]：分别将函数参数 a 和 b 存储到栈帧中。
ldr r2, [fp, #-8] 和 ldr r3, [fp, #-12]：从栈帧中加载参数 a 和 b 的值到寄存器 r2 和 r3。
add r3, r2, r3：计算 a + b，结果存储在 r3 中。
mov r0, r3：将计算结果 r3 设置为函数返回值。
add sp, fp, #0：恢复栈指针 sp 到函数调用前的位置。
ldr fp, [sp], #4：恢复帧指针 fp 的值。
bx lr：返回到调用该函数的地方。lr 寄存器保存了返回地址。

`main` 函数

push {fp, lr}：将当前的帧指针 fp 和链接寄存器 lr 保存到栈中。
add fp, sp, #4：建立当前函数的栈帧。
sub sp, sp, #8：为局部变量分配8字节的空间。
mov r1, #3 和 mov r0, #5：将常数 3 和 5 分别加载到寄存器 r1 和 r0 中，作为 add 函数的参数。
bl add：调用 add 函数。
str r0, [fp, #-8]：将 add 函数的返回值存储到栈帧中。
ldr r3, [fp, #-8]：从栈帧中加载 add 函数返回值到寄存器 r3。
mov r0, r3：将 r3 设置为 main 函数的返回值。
sub sp, fp, #4：恢复栈指针 sp 到函数调用前的位置。
pop {fp, lr}：恢复帧指针 fp 和链接寄存器 lr 的值。
bx lr：返回到调用该函数的地方。