Linux操作系统分析-实验1

[qq_45145111]

一、实验简介

将一个简单的C程序汇编成LoongArch或RISC-V汇编代码，并逐步分析程序的执行过程，深入理解存储程序计算机和函数调用堆栈框架在执行过程中所起的作用。

二、实现部分

1.安装RISC-V的交叉编译器

sudo apt-get install gcc-riscv64-linux-gnu

2.编写一个简单的c语言程序（main.c）

int g(int x)
{
           return x+1;
}
int f(int x)
{
           return g(x);
}
int main(void)
{
           return f(5)+2;
}

3.生成汇编代码（main.s）

riscv64-linux-gnu-gcc -S -o main.s main.c 

g:
    addi    sp,sp,-32    //sp=sp-32 sp为栈顶指针预留出4个存储空间
    sd    s0,24(sp)   //store指令，s0为栈底指针，将s0的值存放到sp+24指向的位置中
    addi    s0,sp,32    //s0=sp+32，构造g函数的栈空间，形成g函数的逻辑空栈
    mv    a5,a0    //a5=a0，a0存放的是函数参数5
    sw    a5,-20(s0)    //store指令，将a5的值存放到s0-20指向的位置中
    lw    a5,-20(s0)    //load指令，将s0-20位置中的值存放到a5中
    addiw    a5,a5,3    //a5=a5+1
    sext.w    a5,a5
    mv    a0,a5    //a0=a5,将g函数返回值保存在a0中
    ld    s0,24(sp)    //s0=sp+24，将sp+24的值重新存储到s0栈底指针中，指向f函数的栈空间
    addi    sp,sp,32    //栈顶指针指向f函数栈空间的栈顶
    jr    ra    //无条件跳转，进行函数返回
f:
    addi    sp,sp,-32    //sp=sp-32 sp为栈顶指针预留出4个存储空间
    sd    ra,24(sp)  //store指令，ra存放的是返回地址，将ra存放到sp+24指向的位置中
    sd    s0,16(sp)  //store指令，s0为栈底指针，将s0的值存放到sp+16指向的位置中
    addi    s0,sp,32    //s0=sp+32，构造f函数的栈空间，形成f函数的逻辑空栈
    mv    a5,a0    //a5=a0，a0存放的是函数参数，此处保存一次参数的作用是用来给后面的g函数进行传递        
                   参数，此时a5中存放的是5，，可以发现RISC-V使用 寄存器 进行参数传递
    sw    a5,-20(s0)    //store指令，将a5的值存放到s0-20指向的位置中
    lw    a5,-20(s0)    //load指令，将s0-20位置中的值存放到a5中
    mv    a0,a5    //a0=a5,此时a0保存的是函数参数，为调用g(x)做准备
    call    g     //调用g函数
    mv    a5,a0    //a5=a0
    mv    a0,a5    //a0=a5,将f函数返回值保存在a0中
    ld    ra,24(sp)    //ra=sp+24，获取main函数的返回地址
    ld    s0,16(sp)    //s0=sp+16，将sp+16的值重新存储到s0栈底指针中，指向main函数的栈空间
    addi    sp,sp,32    //指向main函数栈空间栈顶
    jr    ra    //返回到main函数

main:
    addi    sp,sp,-16   //sp=sp-16 RISC-V是64位指令集，这里预留出两个存储位置，分别存储上一个程序的堆栈的返回地址和栈底指针
    sd    ra,8(sp)    //store指令，ra存放的是返回地址，将ra存放到sp+8指向的位置中（前面预留的）
    sd    s0,0(sp)    //store指令，s0为栈底指针，将s0的值存放到sp指向的位置中（前面预留的）
    addi    s0,sp,16//s0=sp+16，构造main函数的栈空间，形成main函数的逻辑空栈
    li    a0,8        //a0保存的是函数调用参数，此处是保存f(5)的参数
    call    f       //调用函数f,f(5)的值会保存在a0中
    mv    a5,a0    //a5=a0,将f(5)的返回值保存在a5中
    addiw    a5,a5,1    //a5=a5+1
    sext.w    a5,a5
    mv    a0,a5    //a0=a5，main函数的返回值保存在a0中
    ld    ra,8(sp)    //获取上一个程序的返回地址
    ld    s0,0(sp)    //栈底指针指向上一个程序的栈空间栈底
    addi    sp,sp,16    //栈顶指针指向上一个程序栈空间栈顶
    jr    ra    //无条件跳转，函数返回