笔记|组成原理：原理篇（函数调用与静态链接）

如何利用函数内联进行性能优化

call指令后面跟着的，仍为跳转后的程序地址

保存程序的代码&指令

1.扫描所有输入的目标文件2.收集所有符号表里的信息，构成全局符号表3.根据重定位表，把所有不确定要跳转的地址的代码，根据符号表里面存储的地址进行一次修正，4.把所有的目标文件的对应段进行一次合并，变成最终的可执行代码

data Section 数据段

保留当前文件里，哪些跳转地址其实是我们不知道的

符号表：函数名称；自定义的全局可以访问的变量名称...

可能出现问题：（死循环）函数A：“call function B”函数B：“call function A”

把程序变成可执行文件，要装载程序就变得容易很多装载器不用再考虑地址跳转的问题，只需要解析ELF文件，把对应的指令合数据，加载到内存里面共CPU执行就OK

如何构造一个stack overflow

与if…else和for/while循环不同点：前者跳转后不再回来，在跳转后的新地方开始顺序执行指令函数调用的跳转：在对应函数的指令执行完后，回到函数调用的地方，继续执行call之后的指令

text Section /代码段/指令段CodeSection

1.函数开始：执行了一条push指令、一条move指令；【压栈】2.函数结束：执行了一条pop指令、一条ret指令【出栈】

可执行dump出来的内容

内联的代价：如果一个函数在很多地方都被调用了，那么就会展开很多次，整个程序占用的空间就会变大。

rel.text Section重定位表

symtab Section符号表

装载器Loader把可执行文件装载Load到内存中；CPU从内存中读取指令和数据，开始真正执行程序

在GCC编译时，加上对应的让编译器自动优化的参数 -O，编译器就会在可行的情况下，进行指令替换

链接器

维护好rbp和rsp，就能管理好不同函数间的跳转。

编译、链接和装载：拆解程序执行

$ gcc -g -c function_example.c$ objdump -d -M intel -S function_example.o

+File Header：表示这个文件的基本属性（是否是可执行文件？对应的CPU？OS？...）

可能方案2：专门设立一个“程序调用寄存器”，存储接下来要跳转回来执行的指令地址。等到函数调用结束，再从这个寄存器里取出地址，再跳转到这个记录的地址，继续执行

08ELF和静态链接

ELF文件格式把各种信息分成一个一个Section 保存起来

与if…else和for/while循环相似点：[顺序执行的指令过程中]执行一个内存地址的跳转指令，让指令从原来顺序执行的过程里跳开，从新的跳转后的位置开始执行

ELF格式和链接：理解链接的过程

不仅存放了编译成的汇编指令、保留了很多数据

保存程序里面设置好的初始化信息

为什么我们需要程序栈

   ≈地址簿（关联名字&地址）

可能出现问题：（很多需要调用的子任务/函数）函数A：“call function B;C;D;...”CPU：“我寄存器没那么多啊”

让函数自己调用自己，在不断的压栈过程中，将整个栈空间填满，最后遇上stack overflow

都不是可执行文件，而是目标文件。只有通过链接器Linker把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，我们才得到一个可执行文件

方案2的改进：让编译器自动优化（把实际调用函数产生的指令，直接插入到相应的位置，来替换对应的函数调用指令）

当前文件里面定义的函数名称和对应地址的地址簿

可执行文件和目标文件使用的文件格式：ELF（Execuatable and Linkable File Format）

C语言代码→汇编代码→机器码

可能方案3：在内存中单独开辟一段空间，用栈这个后进先出的数据结构（函数调用前：进栈）（函数执行结束：出栈）

原理篇：指令和运算

tips1:1.每次函数调用前，我们都把调用后返回的地址写在一个球上，然后塞进球桶（进栈）2.如果函数执行完了，我们从球桶中取出最上面那个球（出栈）3.在真实的程序中，压栈的不只有函数调用完成后返回的地址，还有一些函数调用过程用需要传递的参数。>>整个函数占用的所有的内存空间为该函数的栈帧（Stack Frame）4.实际的栈布局，顶部和底部反过来（因为栈底的内存地址从一开始就固定），一层层呀战后，栈顶的内存地址是在逐渐变小而不是逐渐变大

如何可以不跳回原来开始的地方来实现函数的调用？

$ gcc -g -c add_lib.c link_example.c$ objdump -d -M intel -S add_lib.o$ objdump -d -M intel -S link_example.o

07函数调用(CPU 指令层面)

可能方案1：把调用的函数指令，直接插入在调用函数的地方

编译、汇编、链接：生成可执行文件