2019-2020-1 20175314 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结

2019-2020-1 20175314 《信息安全系统设计基础》第3周学习总结

教材学习内容总结

• 程序的机器级表示

• 汇编代码后缀：

c 语言	数据类型	汇编代码后缀	大小(字节为单位)
char	字节	b byte	1
short	字	w word	2
int	双字	l	4
long int	双字	l	4
long long int	无	无	4
char*	双字	l	4
float	单精度	s	4
double	双精度	l	8
long double	扩展精度	t	10/12

• 寄存器的理解：
  

• 寻址方式：操作数(operand)指示出执行一个操作中要使用的源数据值，以及放置结果的目的位置。第一种立即数，用来表示常数值；第二种寄存器表示某个寄存器的内容。第三种内存引用，根据计算出来的地址(有效地址)访问某个内存位置。有效地址的计算方式：Imm(Eb,Ei,s) = Imm + R[Eb] + R[Ei]*s

• 数据传送指令：
  

• 算术与逻辑操作：
  

教材学习中的问题和解决过程

栈

• 在数据结构中, 栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。
• 在计算机系统中，栈也可以称之为栈内存是一个具有动态内存区域,存储函数内部（包括main函数）的局部变量和方法调用和函数参数值，是由系统自动分配的，一般速度较快；存储地址是连续且存在有限栈容量，会出现溢出现象程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。压栈操作使得栈增大，而弹出操作使栈减小。
• 栈用于维护函数调用的上下文，离开了栈函数调用就没法实现。

栈帧(Stack Frame)

每一次函数的调用,都会在调用栈(call stack)上维护一个独立的栈帧，每个独立的栈帧一般包括：

• 函数的返回地址和参数
• 临时变量: 包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
• 函数调用的上下文
  栈是从高地址向低地址延伸,一个函数的栈帧用ebp 和 esp 这两个寄存器来划定范围.ebp 指向当前的栈帧的底部,esp 始终指向栈帧的顶部;
  ebp 寄存器又被称为帧指针(Frame Pointer);
  esp 寄存器又被称为栈指针(Stack Pointer);

在函数调用的过程中,有函数的调用者(caller)和被调用的函数(callee).
调用者需要知道被调用者函数返回值;
被调用者需要知道传入的参数和返回的地址;

函数调用:

• 参数入栈: 将参数按照调用约定(C 是从右向左)依次压入系统栈中;
• 返回地址入栈: 将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中，供函数返回时继续执行;
• 代码跳转: 处理器将代码区跳转到被调用函数的入口处;
• 栈帧调整:
  1.将调用者的ebp压栈处理，保存指向栈底的ebp的地址（方便函数返回之后的现场恢复），此时esp指向新的栈顶位置； push ebp
  2.将当前栈帧切换到新栈帧(将eps值装入ebp，更新栈帧底部), 这时ebp指向栈顶，而此时栈顶就是old ebp mov ebp, esp
  3.给新栈帧分配空间 sub esp, XXX

函数返回

函数返回分为以下几步:

• 保存被调用函数的返回值到 eax 寄存器中 mov eax, xxx
• 恢复 esp 同时回收局部变量空间 mov ebp, esp
• 将上一个栈帧底部位置恢复到 ebp pop ebp
• 弹出当前栈顶元素,从栈中取到返回地址,并跳转到该位置 ret

代码托管

感想心得

更强烈感觉到本课程对之前程序设计基础、汇编设计语言和数据结构与算法课程的需要和要求，加上Linux操作指令的学习，我会在接下来着力他们的完善知识概念体系，同时课后习题也非常重要，通过完成课后习题可以非常好地对所学知识进行学习总结。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	1/1	20/20
第二周	300/500	1/1	10/15
第三周	200/500	1/1	10/12

• 计划学习时间:12小时

• 实际学习时间:10小时

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• 《系统栈的工作原理》学习指导