羽夏看C语言之C番外篇

写在前面

  此系列是本人一个字一个字码出来的,包括示例和实验截图。本人非计算机专业,可能对本教程涉及的事物没有了解的足够深入,如有错误,欢迎批评指正。 如有好的建议,欢迎反馈。码字不易,如果本篇文章有帮助你的,如有闲钱,可以打赏支持我的创作。如想转载,请把我的转载信息附在文章后面,并声明我的个人信息和本人博客地址即可,但必须事先通知我

你如果是从中间插过来看的,请仔细阅读(一)羽夏看C语言——简述 ,方便学习本教程。本篇是C番外篇,会将零碎的东西重新集合起来介绍,可能会与前面有些重复或重合。

☀️ C语言和反汇编

C语言的入口main函数反汇编指令

int main()
{
    return 0;
}

反汇编:


push ebp
mov ebp,esp
sub esp,0x40
push ebx
push esi
push edi
lea edi,[ebp-0x40]
mov ecx,0x10
mov eax,0xcccccccc
rep stosd

xor eax,eax

pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp,ebp
pop ebp
ret

☀️ 函数调用详解

C语言

int Plus(int x,int y)
{
    return x+y;
}


void main()
{
    Plus(1,2);
}

反汇编:


/*main函数*/
push ebp
mov ebp,esp
sub esp,0x40
push ebx
push esi
push edi
lea edi,[ebp-0x40]
mov ecx,0x10
mov eax,0xcccccccc
rep stosd

push 2  //压入倒数第一个参数
push 1  //压入倒数第二个参数
call 0x40100c //调用函数,假设Plus函数的地址为0x40100c
add esp,8   //保存堆栈平衡,恢复参数占用的堆栈

pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp,ebp
pop ebp
ret


/*Plus函数:地址<0x40100c>*/
push ebp    //将ebp的值压入堆栈中
mov ebp,esp     //将esp的值赋给ebp
sub esp,0x40    //提升堆栈,提供缓冲区


push ebx
push esi
push edi
/*===============================*/

lea edi,[ebp-0x40]  //获取esp-0x40处的值赋给edi,提供目标
mov ecx,0x10    //将0x10赋给ecx,提供计数
mov eax,0xcccccccc  //将4个CC断点赋给eax,提供数据源
rep stosd   //从edi处填充eax的数据ecx次,每次edi+8h

mov eax,dword ptr[ebp+8h]   //eax=x
add eax,dword ptr[ebp+0xCh] //eax+=y
//eax作为函数的返回值

/*==========恢复下面的值==========*/
pop edi
pop esi
pop ebx

/*====下面的操作是恢复栈底栈顶====*/
mov esp,ebp
pop ebp
ret

☀️ 全局变量

1、编译的时候就已经确定了内存地址和宽度,变量名就是内存地址的别名。
2、如果不重写编译,全局变量的内存地址不变。

☀️ 局部变量

1、局部变量是函数内部申请的,如果函数没有执行,那么局部变量没有内存空间。
2、局部变量的内存是在堆栈中分配的,程序执行时才分配。我们无法预知程序何时执行,这也就意味着,我们无法确定局部变量的内存地址。
3、因为局部变量地址内存是不确定的,所以,局部变量只能在函数内部使用,其他函数不能使用。

☀️ 堆栈图

☀️ 数据类型

整型类型数据
char 8BIT 1字节 0~0xFF
short 16BIT 2字节 0~0xFFFF
int 32BIT 4字节 0~0xFFFFFFFF
long 32BIT 4字节 0~0xFFFFFFFF

☀️ 有符号与无符号的区别:

<1>正数有符号数与无符号数无区别
<2>拓展时与比较时才有区别

浮点类型数据
float 4字节
double 8字节
long double 8字节(某些平台的编译器可能是16个字节)

 float和double在存储方式上都是遵从IEEE编码规范的。对于整数部分,转化方式递归取余除以2,再逆序就是。而小数部分是递归乘二取整,正序就是。故用二进制描述小数,不可能做到完全精确。

☀️ 将一个float型转化为内存存储格式的步骤为:

<1>先将这个实数的绝对值化为二进制格式
<2>将这个二进制格式实数的小数点左移或右移n位,直到小数点移动到第一个有效数字的右边。
<3>从小数点右边第一位开始数出二十三位数字放入第22到第0位。<4>如果实数是正的,则在第31位放入“0”,否则放入“1”。
<5> 如果n是左移得到的,说明指数是正的,第30位放入“1”。如果n是右移得到的或n=0,则第30位放入“0”。
<6> 如果n是左移得到的,则将n减去1后化为二进制,并在左边加“0”补足七位,放入第29到第23位。
<7> 如果n是右移得到的或n=0,则将n化为二进制后在左边加“0”补足七位,再各位求反,再放入第29到第23位。

☀️ 浮点类型的精度

float和double的精度是由尾数的位数来决定的:

  • float:2^23= 8388608,一共7位,这意味着最多能有7位有效数字;
  • double:2^52,一共16位,这意味着最多能有16位有效数字;

☀️ 当分支比较多的时候,switch为什么效率比if-elif高:

switch语句

switch (x)
0xBF10F8  mov         eax,dword ptr [x]
0xBF10FB  mov         dword ptr [ebp-0D0h],eax
0xBF1101  mov         ecx,dword ptr [ebp-0D0h]
0xBF1107  sub         ecx,1
0xBF110A  mov         dword ptr [ebp-0D0h],ecx
0xBF1110  cmp         dword ptr [ebp-0D0h],4
0xBF1117  ja          $LN8+0Fh (0BF1171h)
0xBF1119  mov         edx,dword ptr [ebp-0D0h]
0xBF111F  jmp         dword ptr [edx*4+0BF11A4h]
{
case  1:
printf("1");
0xBF1126  push        offset string "1" (0C711B0h)
0xBF112B  call        printf (0BF11C0h)
0xBF1130  add         esp,4
break;
0xBF1133  jmp         $LN8+1Ch (0BF117Eh)
case  2:
printf("2");
0xBF1135  push        offset string "2" (0C711B4h)
0xBF113A  call        printf (0BF11C0h)
0xBF113F  add         esp,4
break;
0xBF1142  jmp         $LN8+1Ch (0BF117Eh)
case  3:
printf("3");
0xBF1144  push        offset string "3" (0C711B8h)
0xBF1149  call        printf (0BF11C0h)
0xBF114E  add         esp,4
break;
0xBF1151  jmp         $LN8+1Ch (0BF117Eh)
case  4:
printf("4");
0xBF1153  push        offset string "4" (0C711BCh)
0xBF1158  call        printf (0BF11C0h)
0xBF115D  add         esp,4
break;
0xBF1160  jmp         $LN8+1Ch (0BF117Eh)
case  5:
printf("5");
0xBF1162  push        offset string "5" (0C711C0h)
0xBF1167  call        printf (0BF11C0h)
0xBF116C  add         esp,4
break;
0xBF116F  jmp         $LN8+1Ch (0BF117Eh)
default:
printf("-1");
0xBF1171  push        offset string "-1" (0C711C4h)
0xBF1176  call        printf (0BF11C0h)
0xBF117B  add         esp,4
break;
}

if-elif


if (x==1)
0x6810F8  cmp         dword ptr [x],1
0x6810FC  jne         main+4Dh (068110Dh)
{
printf("1");
0x6810FE  push        offset string "1" (07011B0h)
0x681103  call        printf (06811A0h)
0x681108  add         esp,4
0x68110B  jmp         main+0AEh (068116Eh)
}else if (x==2)
0x68110D  cmp         dword ptr [x],2
0x681111  jne         main+62h (0681122h)
{
printf("2");
0x681113  push        offset string "2" (07011B4h)
0x681118  call        printf (06811A0h)
0x68111D  add         esp,4
}
0x681120  jmp         main+0AEh (068116Eh)
else if (x==3)
0x681122  cmp         dword ptr [x],3
0x681126  jne         main+77h (0681137h)
{
printf("3");
0x681128  push        offset string "3" (07011B8h)
0x68112D  call        printf (06811A0h)
0x681132  add         esp,4
}
0x681135  jmp         main+0AEh (068116Eh)
else if (x==4)
0x681137  cmp         dword ptr [x],4
0x68113B  jne         main+8Ch (068114Ch)
{
printf("4");
0x68113D  push        offset string "4" (07011BCh)
0x681142  call        printf (06811A0h)
0x681147  add         esp,4
}
0x68114A  jmp         main+0AEh (068116Eh)
else if (x==5)
0x68114C  cmp         dword ptr [x],5
0x681150  jne         main+0A1h (0681161h)
{
printf("5");
0x681152  push        offset string "5" (07011C0h)
0x681157  call        printf (06811A0h)
0x68115C  add         esp,4
}
0x68115F  jmp         main+0AEh (068116Eh)
else 
{
printf("-1");
0x681161  push        offset string "-1" (07011C4h)
0x681166  call        printf (06811A0h)
0x68116B  add         esp,4
}

由上可知,当条件比较多且比较有规律的时候,switch会生成装有内存地址位置的序列表,通过计算直接跳转到要去的位置,不需要多次判断。

☀️ 字节对齐

1、一个变量占用n个字节,则该变量的起始地址必须是n的整数倍,即:存放起始地址%n= 0。
2、如果是结构体,那么结构体的起始地址是其最宽数据类型成员的整数倍。

☀️ 当对空间要求较高的时候,可以通过#pragma pack(n)来改变结构体成员的对齐方式

#pragma pack(1)
struct Test
{
    char a;
    int b;
};
#pragma pack()

1、#pragma pack(n)中n用来设定变量以n字节对齐方式,可以设定的值包括:1、2、4、8 ,VC编译器默认是8。
2、结构体大总大小:N=Min(最大成员,对齐参数),是N的整数倍。

☀️ 指针类型的加减

1、不带”*”类型的变量,”++”或者”- -“都是加1或者减1
2、带”*”类型的变量,”++”或者”- -“新增(减少)的数量是去掉一个 * 后变量的宽度
3、指针类型的变量可以加、减一个整数,但不能乘或者除
4、指针类型变量与其他整数相加或者相减时:
指针类型变量 + N=指针类型变量 + N *(去掉一个 * 后类型的宽度)指针类型变量 – N=指针类型变量 – N *(去掉一个 * 后类型的宽度)

☀️ 取值: *()与[]可以相互转换

*(p+i)= p[i]
*(*(p+i)+k)= p[i][k]
*(*(*(p+i)+k)+m)= p[i][k][m]
*(*(*(*(*(p+i)+k)+m)+w)+t)= p[i][k][m][w][t]

☀️ 常见的调用约定

调用约定 参数压栈顺序 平衡堆栈
cdecl 从右至左入栈 调用者清理栈
stdcall 从右至左入栈 自身清理堆栈
fastcall 从右至左入栈,ECX/EDX传送前两个,剩下的通过堆栈 自身清理堆栈

☀️ 常见的预编译指令

指令 用途
#define 定义宏
#undef 取消已定义的宏
#if 如果给定条件为真,则编译下面代码
#elif 如果前面的lif给定条件不为真,当前条件为真,则编译下面代码
#else 同else
#endif 结束一个#if ……#else条件编译块
#ifdef 如果宏已经定义,则编译下面代码
#ifndef 如果宏没有定义,则编译下面代码
#include 包含文件

☀️ C碎碎念

  1. 变量是什么?是装数据的一个容器。变量类型来约束数据的宽度。
  2. 在传参的时候,参数以堆栈的形式进行传递
  3. 缓冲区是干什么的?来存局部变量的
  4. 文字显示其实就是查表,然后将它在屏幕上画出来
  5. 常见的文字编码:ASCII、GB2312、Unicode
  6. “>>”右移运算符对于有符号数使用sar(算数右移,二进制数据右移,左边补符号位),无符号数为shr(逻辑右移,二进制数据右移,左边补0)
  7. “&”和”&&”,”|”和”||”虽然计算结果是一样的,但”&&”和”||”效率高,只要前面的满足表达式一定成立/不成立条件,就不再进行。
  8. 多维数组和一维数组在内存布局没有任何区别,都是线性存储的,只是为了开发人员方便使用。比如定义一个 int a[3][3][4],如果我使用 a[1][2][3],相当于在一维数组 a[3*3*4]中查询 a[1*3*4+2*4+3]。
  9. 提升的堆栈(缓冲区的大小)与声明的变量所占的字节数有关,如果变量不声明提升40个字节,如声明1个int,则会提升40+4个字节。但是,如果声明的变量不是本机宽度的正数倍,则按本机宽度的整数倍+1再乘以本机宽度处理。

本机宽度是指在硬件层面最擅长处理数据位数,比如声明一个char[10]的变量,在32位的系统下,本机宽度为4(64位的为8),由于10/4还有余数2故提升 40+4*(2+1)=52 个字节。

  1. 结构体在内存是连续存储的
  2. 指针只是一个新的类型,像普通的变量一样,所有的指针类型的宽度为四个字节,本质为无符号类型
  3. 宏定义本质是在编译器进行编译之前预处理器对代码文件进行替换
  4. 编译发现重复定义的问题时,而单独编译各模块不会出错,则很可能为重复包含导致的重定义。
  5. 如何解决重复包含问题? 条件编译 ;前置声明(如果一个类型在另一个头文件的函数或者类型,而头文件尽量不能重复包含,直接在此头文件声明一下就行);

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