指令集
save&load
- IMM
全称load immidiatily
立即加载数据到寄存器
- LEA
load effective address
加载地址
- LC/LI/SC/SI
load char/load int:将char和int加载到寄存器
save char/save int:将char和int从寄存器加载到内存
- PUSH
将寄存器的数据推到栈顶stack peek
举例
- ax是通用寄存器
- pc是代码区指针program counter
指向当前正在执行的指令
这些指令背后的直接操作数也会存在代码区
比如IMM 2 把2这个数字这个常量(字面量)加载到ax寄存器
解析完这个指令放入code区
当读到IMM之后 PC就会下移指向2的位置
代码中的op变量就会装刚刚读到的指令IMM
ax =(dereference)实际地址所在的内容即2
把它放在ax寄存器中
会有一个后置的pc++操作即继续移到下一步
LEA指令在x86里的作用，举例说明：
有一个寄存器bx 里面装了一个内存的地址
bx=430430
想算这个地址往后移8位的地址
bx+8的地址存入ax中
如果没有LEA的话 需要这么实现：
ADD bx 8 mov bx ax 然后再把bx数据转移动ax
这样操作会有一个问题：
1、改变了bx原本的值
2、加法操作有可能会导致溢出
有可能相加的结果会大于32位的值
又会改变CF OF这些标识位的数据
这样会对后续的计算带来更多的复杂性
所以通过LEA这样的操作来简化
LEA ax (bx+8)
在我们的实现下LEA 它不是基于任何地方去算地址的
因为实现也没有必要
主要是想基于栈里面去计算地址
最多是用来读取函数的参数和局部变量的参数
它们都是会基于栈的bp所在的位置
所以我们的LEA是基于bp来加减
可能会得到这个函数的第几个参数或第几个局部变量
比如LEA-1 就是取bp在栈里面的位置 减1其实就是加1 因为栈是从大到小的 减1其实就是bp的下一个位置 这个位置可能就是这个函数的第一个局部变量 比如它是35 把这个位置的地址拿出来 取里面的值就是35
LEA其实就是基于bp的地址来计算它的相对位置
继续分析代码
接下来就是load操作
ax本身装了一个地址
把这个地址所对应的内存的值加载到ax中去
即ax=*ax
由于不同的类型 则会使用不同的指针来做强制转换
sc就会把数据存在栈顶 sp指向栈顶 里面存了一个地址
把这个地址转换成相应的指针
比方说char指针（char*）
然后对这个地址取deference
就拿到了这个地址所在的空间
把这个ax的数据存在这个空间里
用完栈顶之后sp会加加
栈就会往回退一格
即这个栈用完了 就回到上一位
假设这个栈里存的地址是430430
假设说它是data区的一个位置
sp指向这个地址 先找到430430
把它取出来 转化成一个int的指针
指向了data区的一个位置
再对它取一个dereference 那就拿到了这块空间
假设ax=1 这个时候就会把430430这个地址的数据设置为1
就完成了把ax里面的数据存到了内存空间的data区的430430这个位置
再继续看代码
push指令 比如ax里面load了一个数据2，将该数据压栈:sp指针先-- 再把数据2放入栈中
运算相关指令
算数运算
四则运算
ADD/SUB/MUL/DIV
MOD取模
位运算
OR 或
XOR 异或
AND 与
SHL/SHR左移/右移
逻辑运算
EQ相等
NQ不等
LT/LE/GT/GE小于/小于等于/大于/大于等于
分支跳转指令
JMP相关指令
- JMP 将pc指针跳到一个指定的代码区域
假设430430是代码区的某个地址
jmp 430430 ，pc指针就会直接移动到430430的地址处 跳过中间的指令
- JZ/JNZ 基于寄存器当前的值去判断是否要jump以及jump到什么位置
JZ 就是判断 ax是否等于0 如果等于0 就做JMP 如果不等于0 接着执行下一条指令 pc就直接加1了
JNX就相反
举例说明
while(a>b){ ... }
这样一个while循环 怎么用最简单的vm命令实现？
假设已经实现了a>b表达式的值 要么是0要么是1 并且将结果保存在ax中
在代码区定义2个位置 一个是loop point，一个是end point
然后JZ指令判断 ax是否等于0 如果等于0的话 就JMP到end point
如果不等于0 直接执行下一条语句
循环体代码执行完了 要循环 回到开始的位置 有一个JMP loop point
再举一个例子
if(a>b){ ... }else{ ... }
在代码区有3个锚点 true point,false point,end point
如果是true 则从true point执行
如果是false 则从false point执行
true执行到false point位置 也需要跳过false point后面的指令
跳转到end point
首先需要计算a>b的值存到ax中去
当为true的时候 直接执行 不需要跳转
当不为true的时候 即JZ false point 跳转到false point
执行完就结束了
如果执行ture的逻辑 执行完了之后 走到 JMP end point
直接跳转到end point
然后执行if之后的语句
有了while和if这两个分支判断指令 不涉及函数的情况下 可以实现
图灵完备的计算了
为什么要有statck(code和data空间)
假如没有栈 如何实现函数调用
int add(int a,int b){ int ret; ret = a+b; reuturn ret; } int main(){ int a=3; int b=4; int ret=add(a,b); return 0; }
main函数调用add函数 代码从main函数开始执行
需要知道这几个信息
a、要调用的函数的地址
函数在翻译成汇编的时候 在代码区的位置
b、在执行的过程中需要知道传递的参数的值
add函数内的局部变量和参数值在函数执行完后就没用了 然后找到返回地址 返回到调用处就可以了
关键是在函数执行的过程中要把局部变量a、b和返回地址存起来
add函数在data区先存3再存4再存返回地址（比如是代码区的430430位置）
函数调用结束之后 把这个data区删除 把430430地址数据清空
data区在不同的地方就会有不同函数的空间
得有一个统一的地方去管理这些空间
这个地方逻辑上的概念可以定义成一个hash散列表
能够让每次函数调用的时候 能够快速的定位到一个地方
比如说add方法调用完了 我要回到main方法的时候
mian的这些参数值返回值等得恢复
得找到这个空间 去hash散列表中查
这种方案也是可以的 但会导致data区的维护很复杂
计算机中任何复杂的东西都可以通过增加一个中间层或者说抽象层来解决
函数在调用的过程中 最后调用的也就是最近调用的
正在执行的这个函数是最先释放的
我执行完了 就回到调用我的地方
是一个后进先出的过程
那么就会想到stack
所以一般会用stack去描述函数的局部空间
