4.3 程序的机器级代码表示与 CISC/RISC

x86 汇编的基础（寄存器、常用指令、条件码与跳转），选择与循环语句的机器级表示，过程调用与栈帧，以及 CISC 与 RISC 的比较。

x86 汇编基础

寄存器

IA-32 有 8 个 32 位通用寄存器：EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP。其中 ESP 是栈指针（指向栈顶），EBP 是基址指针（指向当前栈帧底部）。EAX、EBX、ECX、EDX 的低 16 位可写作 AX 等，AX 又可分为 AH（高 8 位）与 AL（低 8 位）。另有指令指针 EIP（即 PC）和标志寄存器 EFLAGS（含 OF、SF、ZF、CF 等）。

常用指令（Intel 格式：目的操作数在前）

寻址方式的表示

[base + index*scale + disp]：例如 mov eax, [ebx + esi*4 + 8] 取出地址 ebx + esi×4 + 8 处的 4 字节。访问 int a[i] 时，常写作 [基址 + i*4]。

选择与循环语句

int max(int x, int y) {          //   mov  eax, [ebp+8]     ; eax = x
    if (x > y) return x;         //   cmp  eax, [ebp+12]    ; 比较 x 与 y
    else return y;               //   jle  .L2              ; x <= y 则跳转
}                                //   jmp  .L3              ; 返回 x
                                 // .L2: mov eax, [ebp+12]  ; eax = y
                                 // .L3: ...

for / while 循环通常被翻译为”条件判断 + 循环体 + 跳回判断”的结构：

int sum = 0;                     //      mov  ecx, 0           ; i = 0
for (int i = 0; i < n; i++)      //      mov  eax, 0           ; sum = 0
    sum += a[i];                 // .L1: cmp  ecx, [n]
                                 //      jge  .L2              ; i >= n 退出
                                 //      add  eax, [a + ecx*4] ; sum += a[i]
                                 //      inc  ecx              ; i++
                                 //      jmp  .L1
                                 // .L2:

过程调用的机器级表示

过程调用时，每个过程都有自己的栈帧，由 EBP 和 ESP 界定。IA-32 中参数通过栈传递（从右往左压栈），返回值放在 EAX 中。单步观察下面的调用过程：

1caller:
2    push  ebp
3    mov   ebp, esp
4    sub   esp, 8            ; 为局部变量 a、b 分配空间
5    mov   [ebp-4], 1        ; a = 1
6    mov   [ebp-8], 2        ; b = 2
7    push  [ebp-8]           ; 参数 b 入栈（从右往左）
8    push  [ebp-4]           ; 参数 a 入栈
9    call  add               ; 返回地址入栈，转到 add
10    add   esp, 8            ; 调用者清理参数
11    ...
12add:
13    push  ebp               ; 保存调用者的 ebp
14    mov   ebp, esp          ; 建立 add 的栈帧
15    mov   eax, [ebp+8]      ; eax = x
16    add   eax, [ebp+12]     ; eax = x + y
17    pop   ebp               ; 恢复调用者的 ebp
18    ret                     ; 弹出返回地址，返回

CISC 与 RISC

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