C編譯器入門~想懂低階系統從自幹編譯器開始~
  • 譯者序
  • 前言
    • 符號與規範
    • 本書的開發環境
    • 關於作者
    • 結束前言之前
  • 機械語言與組譯器
    • CPU 與記憶體
    • 什麼是組譯器
    • C程式和所對應的組合語言
      • 簡單的範例
      • 包含呼叫函式的範例
    • 本章小結
  • 創造計算機等級的語言
    • 第1步:創造能編譯1個整數的語言
    • 第2步:製作可以算加減法的編譯器
    • 第3步:加入標記解析器(tokenizer)
    • 第4步:改良錯誤訊息
    • 文法的記法與遞迴下降分析法
      • 將文法結構表示為樹(tree)
      • 以生成規則定義文法
      • 以 BNF 描述生成規則
      • 簡單的生成規則
      • 以生成規則描述運算子的優先順序
      • 包含遞迴的生成規則
      • 遞迴下降語法分析
    • 堆疊機
      • 堆疊機的概念
      • 編譯成堆疊機指令
      • 以x86-64實作堆疊機的方法
    • 第5步:製作可進行四則運算的編譯器
    • 第6步:單項加與單項減
    • 第7步:比較運算子
      • 修改標記解析器
      • 新的文法
      • 產生組合語言指令
  • 分離編譯與連結
    • 分離編譯
      • 分離編譯與其必要性
      • 標頭檔的必要性與其內容
      • 連結錯誤
      • 全域變數的宣告與定義
    • 第8步:分割檔案與修改 Makefile
      • 分割檔案
      • 修改 Makefile
  • 函式與區域變數
    • 第9步:1個字的區域變數
      • 堆疊上的變數空間
      • 修改標記解析器
      • 修改分析器
      • 左邊值與右邊值
      • 從任意的記憶體位址取得其值
      • 修改指令產生器
      • 修改主函式
    • 第10步:複數文字的區域變數
    • 第11步:return
    • 1973年的C編譯器
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  1. 機械語言與組譯器
  2. C程式和所對應的組合語言

簡單的範例

為了大致掌握C編譯器輸出的長相,我們試著比較一下C的程式和對應的組合語言程式。我們先考慮一下底下這個最簡單的程式:

int main() {
  return 42;
}

把上述程式存檔成 test.c,並以以下指令編譯,執行確認main有傳回42。

$ gcc -o test1 test1.c
$ ./test1
$ echo $?
42

C程式把main函式的回傳值作為整個程式的結束碼。程式的結束碼並不會顯示在畫面上,但是 shell 會默默把結果放在$?這個變數,在指令結束後可以呼叫echo來顯示$?的值,確認該指令的結束碼。在範例中可以看到有正確回傳42。

現在,我們來看看這隻C程式對應的組合語言如下:

.intel_syntax noprefix
.global main
main:
        mov rax, 42
        ret

在上面的組合語言中,在全域(global)標籤中定義了main,隨之就是main函式的指令碼。在這邊把42這個值設定到 RAX 這個暫存器後,從main裡傳回跳出。可以放整數的暫存器包含 RAX 在內共有16個,但把回傳值放進 RAX 是一般的共識,所以在這邊把回傳值放進 RAX。

接下來實際組譯上述的組合語言並執行看看。組合語言的附檔名是 .s,我們把上述組合語言存成 test2.s,並執行下列指令:

$ gcc -o test2 test2.s
$ ./test2
$ echo $?
42

可以看到和C程式的時候一樣結束碼是42。

我們可以先簡單想成是:C編譯器就是讀到 test1.c 的C程式碼時,就會輸出 test2.s 組合語言指令的程式。

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Last updated 5 years ago

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