Computer System(一)：Program Part II：Machine-Level Execution

目录

• 1 Machine-Level Execution
• 2 总结
• 3 lab
• 4 Reference

1 Machine-Level Execution

为什么要学汇编？ 理解编译器的优化，分析代码低效的来源，暴露高级语言(如C)隐藏的信息(比如Chapter 12不同并发程序中的变量在内存中的地址)，写出更安全的代码(防止stack overflow attack)等。当前对一个专业的程序员的要求已经从会写汇编转移到会读汇编。因此我们要学会汇编。

本章重点：熟悉IA32指令，会用gcc将.c生成.o生成可执行文件(并反汇编成.o)，会用gdb调试；熟悉C Code Pattern(if else, loop, switch, array, structure, union)；深刻理解pointer，stack overflow attack。

Program Encodings：”.c->.s->.o->link后可执行”见这里。

C Data Formats in IA32。所有指针都是4Byte(32Bit)；没加unsigned就是默认是sign，如int a是sign int(4Byte)，unsigned int b是无符号整数(4Byte)。

Accessing Information。寄存器里的值用%eax，内存里的值可以间接寻址为B(%eax,%ecx,A)，即(x+Ay+B)，表示x+Ay+B地址里的值，其中%eax是x，%ecx是y；数据转移指令有mov，push，pop等，suffix b w l分布对应byte(1Byte) word(2Byte) double word(4Byte)。

Arithmetic and Logical Operations。leafl 3(%eax,%ecx,2), %edx 是将x+2y+3放入%edx，其中%eax是x，%ecx是y；leafl和movel格式相同，意义不同，前者是放地址，后者是放地址里的值；通常leaf会用于快速的加法和乘法，如leafl 3(%eax,%ecx,2), %edx里%eax和%ecx放的x和y是要计算的变量而不是地址，则结果是x+2y+3就是要的值而不是地址。加减乘除的指令见书本。左移指令sal(算术左移)和shl(逻辑左移)功能一样，右移指令sar(算术右移)和shr(逻辑右移)功能不一样(前者高位填符号位，后者填0)，也就是说只有右移才需要考虑符号位而左移不需要。

2 总结

3 lab

本章有两个作业bomb(通过反汇编，找到相关信息，需要熟练应用control(swtich)，函数调用，递归等的assembly code pattern)和bufbomb(通过buf overflow方法进行攻击，需要熟练掌握函数调用中，call和ret指令，stack变化，及%eax,%ebp,%esp,%eip寄存器的关系)。具体code见这里。

下面主要对bufbomb的5道题(level 0-4)做一个总结。

4 Reference

• 《Computer Systems - A Programmer’s Perspective》;