轉至：彙編語言入門教程
學習彙編語言，首先必須瞭解兩個知識點：寄存器和內存模型。
先來看寄存器。CPU 本身只負責運算，不負責儲存數據。數據一般都儲存在內存之中，CPU 要用的時候就去內存讀寫數據。但是，CPU 的運算速度遠高於內存的讀寫速度，爲了避免被拖慢，CPU 都自帶一級緩存和二級緩存。基本上，CPU 緩存可以看作是讀寫速度較快的內存。
但是，CPU 緩存還是不夠快，另外數據在緩存裏面的地址是不固定的，CPU 每次讀寫都要尋址也會拖慢速度。因此，除了緩存之外，CPU 還自帶了寄存器（register），用來儲存最常用的數據。也就是說，那些最頻繁讀寫的數據（比如循環變量），都會放在寄存器裏面，CPU 優先讀寫寄存器，再由寄存器跟內存交換數據。
寄存器不依靠地址區分數據，而依靠名稱。每一個寄存器都有自己的名稱，我們告訴 CPU 去具體的哪一個寄存器拿數據，這樣的速度是最快的。有人比喻寄存器是 CPU 的零級緩存。
四、寄存器的種類
早期的 x86 CPU 只有8個寄存器，而且每個都有不同的用途。現在的寄存器已經有100多個了，都變成通用寄存器，不特別指定用途了，但是早期寄存器的名字都被保存了下來。
EAX
EBX
ECX
EDX
EDI
ESI
EBP
ESP
上面這8個寄存器之中，前面七個都是通用的。ESP 寄存器有特定用途，保存當前 Stack 的地址。
我們常常看到 32位 CPU、64位 CPU 這樣的名稱，其實指的就是寄存器的大小。32 位 CPU 的寄存器大小就是4個字節。
五、內存模型：Heap
寄存器只能存放很少量的數據，大多數時候，CPU 要指揮寄存器，直接跟內存交換數據。所以，除了寄存器，還必須瞭解內存怎麼儲存數據。
程序運行的時候，操作系統會給它分配一段內存，用來儲存程序和運行產生的數據。這段內存有起始地址和結束地址，比如從0x1000到0x8000，起始地址是較小的那個地址，結束地址是較大的那個地址。
程序運行過程中，對於動態的內存佔用請求（比如新建對象，或者使用malloc命令），系統就會從預先分配好的那段內存之中，劃出一部分給用戶，具體規則是從起始地址開始劃分（實際上，起始地址會有一段靜態數據，這裏忽略）。舉例來說，用戶要求得到10個字節內存，那麼從起始地址0x1000開始給他分配，一直分配到地址0x100A，如果再要求得到22個字節，那麼就分配到0x1020。
這種因爲用戶主動請求而劃分出來的內存區域，叫做 Heap（堆）。它由起始地址開始，從低位（地址）向高位（地址）增長。Heap 的一個重要特點就是不會自動消失，必須手動釋放，或者由垃圾回收機制來回收。
六、內存模型：Stack
除了 Heap 以外，其他的內存佔用叫做 Stack（棧）。簡單說，Stack 是由於函數運行而臨時佔用的內存區域。
請看下面的例子。
intmain(){int a=2;int b=3;}
上面代碼中，系統開始執行main函數時，會爲它在內存裏面建立一個幀（frame），所有main的內部變量（比如a和b）都保存在這個幀裏面。main函數執行結束後，該幀就會被回收，釋放所有的內部變量，不再佔用空間。
如果函數內部調用了其他函數，會發生什麼情況？
intmain(){int a=2;int b=3;returnadd_a_and_b(a,b);}
上面代碼中，main函數內部調用了add_a_and_b函數。執行到這一行的時候，系統也會爲add_a_and_b新建一個幀，用來儲存它的內部變量。也就是說，此時同時存在兩個幀：main和add_a_and_b。一般來說，調用棧有多少層，就有多少幀。
等到add_a_and_b運行結束，它的幀就會被回收，系統會回到函數main剛纔中斷執行的地方，繼續往下執行。通過這種機制，就實現了函數的層層調用，並且每一層都能使用自己的本地變量。
所有的幀都存放在 Stack，由於幀是一層層疊加的，所以 Stack 叫做棧。生成新的幀，叫做"入棧"，英文是 push；棧的回收叫做"出棧"，英文是 pop。Stack 的特點就是，最晚入棧的幀最早出棧（因爲最內層的函數調用，最先結束運行），這就叫做"後進先出"的數據結構。每一次函數執行結束，就自動釋放一個幀，所有函數執行結束，整個 Stack 就都釋放了。
Stack 是由內存區域的結束地址開始，從高位（地址）向低位（地址）分配。比如，內存區域的結束地址是0x8000，第一幀假定是16字節，那麼下一次分配的地址就會從0x7FF0開始；第二幀假定需要64字節，那麼地址就會移動到0x7FB0。
七、CPU 指令
7.1 一個實例
瞭解寄存器和內存模型以後，就可以來看彙編語言到底是什麼了。下面是一個簡單的程序example.c。
intadd_a_and_b(int a,int b){returna+b;}intmain(){returnadd_a_and_b(2,3);}
gcc 將這個程序轉成彙編語言。
$ gcc-S example.c
上面的命令執行以後，會生成一個文本文件example.s，裏面就是彙編語言，包含了幾十行指令。這麼說吧，一個高級語言的簡單操作，底層可能由幾個，甚至幾十個 CPU 指令構成。CPU 依次執行這些指令，完成這一步操作。
example.s經過簡化以後，大概是下面的樣子。
_add_a_and_b:push%ebx mov%eax,[%esp+8]mov%ebx,[%esp+12]add%eax,%ebx pop%ebx ret _main:push3push2call _add_a_and_b add%esp,8ret
可以看到，原程序的兩個函數add_a_and_b和main，對應兩個標籤_add_a_and_b和_main。每個標籤裏面是該函數所轉成的 CPU 運行流程。
每一行就是 CPU 執行的一次操作。它又分成兩部分，就以其中一行爲例。
push%ebx
這一行裏面，push是 CPU 指令，%ebx是該指令要用到的運算子。一個 CPU 指令可以有零個到多個運算子。
下面我就一行一行講解這個彙編程序，建議讀者最好把這個程序，在另一個窗口拷貝一份，省得閱讀的時候再把頁面滾動上來。
7.2 push 指令
根據約定，程序從_main標籤開始執行，這時會在 Stack 上爲main建立一個幀，並將 Stack 所指向的地址，寫入 ESP 寄存器。後面如果有數據要寫入main這個幀，就會寫在 ESP 寄存器所保存的地址。
然後，開始執行第一行代碼。
push3
push指令用於將運算子放入 Stack，這裏就是將3寫入main這個幀。
雖然看上去很簡單，push指令其實有一個前置操作。它會先取出 ESP 寄存器裏面的地址，將其減去4個字節，然後將新地址寫入 ESP 寄存器。使用減法是因爲 Stack 從高位向低位發展，4個字節則是因爲3的類型是int，佔用4個字節。得到新地址以後， 3 就會寫入這個地址開始的四個字節。
push2
第二行也是一樣，push指令將2寫入main這個幀，位置緊貼着前面寫入的3。這時，ESP 寄存器會再減去 4個字節（累計減去8）。
7.3 call 指令
第三行的call指令用來調用函數。
call _add_a_and_b
上面的代碼表示調用add_a_and_b函數。這時，程序就會去找_add_a_and_b標籤，併爲該函數建立一個新的幀。
下面就開始執行_add_a_and_b的代碼。
push%ebx
這一行表示將 EBX 寄存器裏面的值，寫入_add_a_and_b這個幀。這是因爲後面要用到這個寄存器，就先把裏面的值取出來，用完後再寫回去。
這時，push指令會再將 ESP 寄存器裏面的地址減去4個字節（累計減去12）。
7.4 mov 指令
mov指令用於將一個值寫入某個寄存器。
mov%eax,[%esp+8]
這一行代碼表示，先將 ESP 寄存器裏面的地址加上8個字節，得到一個新的地址，然後按照這個地址在 Stack 取出數據。根據前面的步驟，可以推算出這裏取出的是2，再將2寫入 EAX 寄存器。
下一行代碼也是幹同樣的事情。
mov%ebx,[%esp+12]
上面的代碼將 ESP 寄存器的值加12個字節，再按照這個地址在 Stack 取出數據，這次取出的是3，將其寫入 EBX 寄存器。
7.5 add 指令
add指令用於將兩個運算子相加，並將結果寫入第一個運算子。
add%eax,%ebx
上面的代碼將 EAX 寄存器的值（即2）加上 EBX 寄存器的值（即3），得到結果5，再將這個結果寫入第一個運算子 EAX 寄存器。
7.6 pop 指令
pop指令用於取出 Stack 最近一個寫入的值（即最低位地址的值），並將這個值寫入運算子指定的位置。
pop%ebx
上面的代碼表示，取出 Stack 最近寫入的值（即 EBX 寄存器的原始值），再將這個值寫回 EBX 寄存器（因爲加法已經做完了，EBX 寄存器用不到了）。
注意，pop指令還會將 ESP 寄存器裏面的地址加4，即回收4個字節。
7.7 ret 指令
ret指令用於終止當前函數的執行，將運行權交還給上層函數。也就是，當前函數的幀將被回收。
ret
可以看到，該指令沒有運算子。
隨着add_a_and_b函數終止執行，系統就回到剛纔main函數中斷的地方，繼續往下執行。
add%esp,8
上面的代碼表示，將 ESP 寄存器裏面的地址，手動加上8個字節，再寫回 ESP 寄存器。這是因爲 ESP 寄存器的是 Stack 的寫入開始地址，前面的pop操作已經回收了4個字節，這裏再回收8個字節，等於全部回收。
ret
最後，main函數運行結束，ret指令退出程序執行。