Swift语法 Swift5 【00 - 汇编】


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iOS Swift 语法 底层原理内存管理分析 专题:【iOS Swift5语法】

00 - 汇编
01 - 基础语法
02 - 流程控制
03 - 函数
04 - 枚举
05 - 可选项
06 - 结构体和类
07 - 闭包
08 - 属性
09 - 方法
10 - 下标
11 - 继承
12 - 初始化器init
13 - 可选项


目录

  • 01-程序的本质
    • 01-软件/程序执行过程
  • 02-寄存器和内存
  • 03-编程语言的发展
  • 04-编程语言的发展
  • 05-汇编语言的种类
  • 06-常用汇编指令
  • 07-寄存器
  • 08-寄存器兼容
  • 09-lldb常用指令
  • 10-lldb常用指令(断点调试)
  • 11-规律

01-程序的本质

Xcode调试中显示汇编代码Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly


01-软件/程序执行过程

  • 程序运行时,
    程序/软件是存储在硬盘中,当程序开始执行是,从硬盘装载内存,CPU再对内存进行读写,并控制
    ,话筒等其他设备.
  • CPU中包含几个部分,其中包含寄存器(信息存储),运算器(信息处理),控制器.

02-寄存器和内存

  • 通常CPU会先将内存中的数据存储到寄存器中,然后再对寄存器的数据进行运算
  • 假设内存中有块内存空间1的值是3,现在想将它的值加1,并将结果存储到内存空间2
  • CPU首先会将内存空间1的值放到rax寄存器中: movq 内存空间1 %rax
  • 然后让rax寄存器与1相加: addq $0x1 %rax
  • 最后将值赋值给内存空间2: movq %rax 内存空间2

03-编程语言的发展

  • 机器语言
  • 01组成
  • 汇编语言
  • 符号代替了0和1,比机器语言更便于阅读和记忆
  • 高级语言
  • C/C++/Java/JavaScript/Python等,更接近人类自然语言
  • 操作: 将寄存器BX内容送入寄存器AX
  • 机器语言: 1000100111011000
  • 汇编语言: movw %bx %ax
  • 高级语言: ax = bx

04-编程语言的发展

  • 高级语言 编译-> 汇编语言 编译-> 机器语言 运行-> 计算机
  • 反编译: 机器语言 反编译-> 汇编语言
  • 汇编语言与机器语言一对应 ,每一条机器指令都有与之对应的汇编指令
  • 汇编语言可以通过编译得到机器语言机器语言可以通过反汇编得到汇编语言
  • 高级语言可以通过编译得到汇编语言\机器语言,但汇编语言机器语言几乎不可能还原成高级语言

05-汇编语言的种类

  • 汇编语言的种类
  • 8086汇编(16bit)
  • x86汇编(32bit)
  • x64汇编(64bit)
  • ARM汇编(嵌入式、移动设备)
  • ......
  • x86、x64汇编根据编译器的不同,有2种书写格式
  • Intel: Windows派系
  • AT&T : Unix派系.
  • 作为iOS开发工程师,最主要的汇编语言是
  • AT&T汇编-> iOS模拟器
  • ARM汇编-> iOS真机设备

06-常用汇编指令

注意: 小括号()通常表示存放内存地址。

在AT&T指令中 $立即数的前称。

项目 AT&T Intel 说明
寄存器名称 %rax rax
操作数顺序 movq %rax, %rdx mov rdx, rax 将rax的值赋值给rdx
常数/立即数 movq $0x3, %rax mov rax, 0x3 将3赋值给rax
内存赋值 movq $0xa, 0x1ff7(%rip) mov qword ptr [rip+0x1ff7], 0xa 将0xa赋值给地址为rip+0x1ff7的内存空间
取内存地址 leaq -0x18(%rbp), %rax lea rax, [rbp-0x18] 将rbp-0x18这个地址值赋值给rax
jmp跳转指令 jmp *%rdx 或 jmp 0x4001002 或 jmp *(%rax) jmp rdx 或 jmp 0x4001002 或 je=mp [rax] call和jmp写法类似
操作数长度 movl %eax, %edx 或 movb $0x10, %al 或 leaw 0x10(%dx), %ax mov edx, eax 或 mob al, 0x10 或 lea ax, [dx+0x10] 参考操作数长度说明
  • 操作数长度说明
  • b = byte(8-bit)
  • s = short(16-bit integer or 32-bit floating point)
  • w = word(16-bit)
  • l = long(32-bit integer or 63-bit floating point
  • q = quad(64-bit))
  • t = ten bytes(80-bit floating point)

07-寄存器

  • 有16个常用寄存器

    • rax、rbx、 rcx、 rdx、 rsi、 rdi、 rbp、 rsp
    • r8、r9、 r10、 r11、r12、 r13、 r14、
      r15
  • 寄存器的具体用途
    -rax、rdx常作为函数返回值使用

    • rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9等寄存器常用于存放函数参数
    • rsp、rbp用于栈操作
    • rip作为指令指针
      • 存储着CPU下一条要执行的指令的地址
      • 一旦CPU读取一条指令, rip会自动指向下一 条指令(存储下一条指令的地址)

08-寄存器兼容

为兼容不同位数, 取64位rax寄存器低32位作为eax寄存器使用,低16位作为ax寄存器使用,ah作为高8位使用,al作为低8位使用

  • 寄存器说明
  • r开头: 64-bit
  • e开头: 32-bit
  • a, b, c, d开头:16-bit
  • ah, al, bh, bl ... l和h结尾8-bit,h: 高八位,l: 低八位
image.png

09-lldb常用指令

  • 格式

    • x16进制,f浮点d进制
  • 字节大小

    • b - byte 1字节
    • h - half word 2字节
    • w - word 4字节
    • g - giant word 8字节
  • 读取寄存器的值
    • register read/格式 寄存器名称
    • register read/x
// 读取rax寄存器的值
(lldb) register read rax
    rax = 0x0000000100709e40
// 读取rax寄存器的值   
(lldb) register read/x rax
    rax = 0x0000000100709e40  
// 读取所有寄存器的值 
 (lldb) register read
General Purpose Registers:
      rax = 0x0000000100709e40
      rbx = 0x0000000000000000
      rcx = 0x00007fff81c908f8  libswiftCore.dylib`type metadata for Swift.Int
      rdx = 0x0000000100709e60
      rdi = 0x0000000100709e48
      rsi = 0x00007fff81c96588  libswiftCore.dylib`type metadata for Any + 8
      rbp = 0x00007ffeefbff4d0
      rsp = 0x00007ffeefbff4b0
       r8 = 0x00000000000005dd
       r9 = 0x00000000000005e2
      r10 = 0x00000000fffffffc
      r11 = 0x0000000000000000
      r12 = 0x0000000000000000
      r13 = 0x0000000000000000
      r14 = 0x0000000000000000
      r15 = 0x0000000000000000
      rip = 0x0000000100000bd2  00-汇编`_0_汇编.test() -> () + 50 at main.swift:13:14
   rflags = 0x0000000000000206
       cs = 0x000000000000002b
       fs = 0x0000000000000000
       gs = 0x0000000000000000  
  • 读取内存中的值
    • x/数量-格式-字节大小 内存地址
    • x/3gw 0x0000010
(lldb) x/3xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000200 0x00007fff683e58ec
0x7fff81c90908: 0x0000000000000000
  • 修改内存中的值
    • memory write 内存地址 数值
    • memory write 0x0000010 10
lldb) memory write 0x00007fff81c908f8 0x10
(lldb) x/xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000210
(lldb) memory write 0x00007fff81c908f8 0x20
(lldb) x/xg 0x00007fff81c908f8
0x7fff81c908f8: 0x0000000000000220
  • expression 表达式

    • 可以简写: expr高级语言表达式
    • expression $rax // 验证不通过
    • expression $rax = 1 // 验证不通过
    • expr unsigned int $foo = 5
  • po 表达式

    • print 表达式
    • po/x $rax // 验证不通过
    • po (int)$rax // 验证不通过

10-lldb常用指令(断点调试)

  • thread step-over、 next、 n
    • 单步运行,把子函数当做整体-步执行(源码级别)
  • thread step-in、step、 s
    • 单步运行,遇到子函数会进入子函数(源码级别)
  • thread step inst over、 nexti、 ni
    • 单步运行,把子函数当做整体-步执行 (汇编级别)
  • thread step-inst、 stepi、 si
    • 单步运行,遇到子函数会进入子函数(汇编级别)
  • thread step-out、 finish
    • 直接执行完当前函数的所有代码,返回到上一个函数(遇到断点会卡住)

11-规律

  • 内存地址格式为: 0x4bdc(%rip) ,一般是全局变量 ,全局区(数据段)
  • 内存地址格式为: -0x78(%rbp) , 一般是局部变量,栈空间
  • 内存地址格式为: 0x10(%rax) , 一般是堆空间

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