第三章（3）

数组分配和访问

T A[N]

T代表数组存放的元素类型，在内存中分配连续的L*N字节的空间，其中L是指类型T的大小。A作为指向数组开头的指针。

访问数组的汇编指令：

例如：int E[N]，E的地址存放在%rdx中，i存放在%rcx中

E[i]的访问可以表示为 movl (%rdx,%rcx,4),%eax

数组的嵌套

声明数组 T D[R][C]，则D[i][j]可以表示为 D地址 + L( i * C + j )

汇编表示：

int A[5][3]

则访问A[i][j]的汇编代码为：

假设： A in %rdi , i in %rsi , j in %rdx

leaq (%rsi,%rsi, 2) ,%rax # compute 3i

leaq (%rdi,%rax, 4) , %rax # compute A地址 + 12i

movl (%rax,%rdx,4), %eax # M[A地址 + 12i + 4j] 即 A地址 + 4* (i*3 + j)

结构体

struct

里面的元素是按照声明顺序排列在内存中的，数组也会展开。

如：

image.png

数据对齐：

必须保证数据的偏移地址是对应的倍数：

image.png

如

struct person{

    int i;

    int j;

    char c;

};

struct person p;

sizeof(p)结果是12字节。考虑 struct person p[10]。如果c占一个字节，那么访问p[1].i的地址就不是4的倍数了，变成了9。所以要将c的尾部进行补齐操作，所以大小是12字节。

struct person{

    int i;

    int j;

    char *c;

};

上述结构体大小为16。因为c刚好是位于8的倍数。

考虑：

struct person{

    int i;

    char *c;

    int j;

};

大小则是24字节，i必须要进行补齐操作，让c位于8的倍数位置，又因为在数组里面，c必须也是8的大小，所以j也必须进行补齐。

缓冲区溢出操作

由于栈帧保存了返回地址，调用函数前，某些寄存器的值等等。所以如果通过c函数gets(buff)去读取输入到buff中，由于buff也是保存在栈顶，所以写入的时候如果超过了分配的空间，而c语言又不会对边界进行检查，所以是可以写入的，那么长度超过分配的大小后，就会将栈中的值覆盖掉，可能覆盖掉寄存器的值，甚至是返回地址的值，使函数返回后调到另外一个地方继续执行。攻击者利用这个可以访问无法直接调用的函数，导致各种意外发生。

防止方法：

1. 随机栈的起始位置

2. 栈保护。在分配的栈空间上保存一个哨兵值（从某个只读内存区域读取过来的），在返回之前，看看哨兵值是否和只读区域的相同，相同才返回，不然就发生异常，进入错误处理程序。

3. 限制可执行代码区域。

上面的方法都是由编译器或操作系统完成的，无需程序员主动关心。

浮点指令

浮点数有另外一组寄存器，每个寄存器大小为256位，低128位在汇编里面表示为xmm，其中单精度浮点数用xmm的低32位表示，双精度用xmm的低64位表示。

不改变二进制数据，进行浮点数移动操作，指令如下：

image.png

将浮点数与整数互相转化的指令：

image.png

浮点数转化成整数时，会把值向0进行舍入。

注意，double *a是一个指针，不是浮点数，所以放在通用寄存器里面，不用放在xmm里面。