未定义表达式的汇编程序调试答案

【问题标题】：Assembler debug of undefined expression未定义表达式的汇编程序调试
【发布时间】：2015-05-30 12:05:40
【问题描述】：

我试图更好地了解编译器如何为 undefined 表达式生成代码，例如对于以下代码：

int main()
{
    int i = 5;
    i = i++;
    return 0;
}

这是 gcc 4.8.2 生成的汇编代码（优化关闭 -O0，我插入了自己的行号以供参考）：

(gdb) disassemble main
Dump of assembler code for function main:
(1) 0x0000000000000000 <+0>:    push   %rbp
(2) 0x0000000000000001 <+1>:    mov    %rsp,%rbp
(3) 0x0000000000000004 <+4>:    movl   $0x5,-0x4(%rbp)
(4) 0x000000000000000b <+11>:   mov    -0x4(%rbp),%eax
(5) 0x000000000000000e <+14>:   lea    0x1(%rax),%edx
(6) 0x0000000000000011 <+17>:   mov    %edx,-0x4(%rbp)
(7) 0x0000000000000014 <+20>:   mov    %eax,-0x4(%rbp)
(8) 0x0000000000000017 <+23>:   mov    $0x0,%eax
(9) 0x000000000000001c <+28>:   pop    %rbp
(10) 0x000000000000001d <+29>:  retq   
End of assembler dump.

执行此代码会导致 i 的值保持在 5 的值（使用 printf() 语句验证），即 i 似乎永远不会增加。我知道不同的编译器会以不同的方式评估/编译未定义的表达式，这可能只是 gcc 的方式，即我可以使用不同的编译器得到不同的结果。

关于汇编代码，据我了解：

忽略行 - 1-2 设置堆栈/基指针等。第 3/4 行 - 5 的值如何分配给 i。

谁能解释第 5-6 行发生了什么？看起来i 最终将被重新分配 5 的值（第 7 行），但增量操作（后增量操作i++ 所需）只是被编译器放弃/跳过在这种情况下？

【问题讨论】：

标签： c assembly undefined x86-64

【解决方案1】：

这三行包含你的答案：

lea    0x1(%rax),%edx
mov    %edx,-0x4(%rbp)
mov    %eax,-0x4(%rbp)

不会跳过增量操作。 lea 是增量，取自%rax 的值并将增量值存储在%edx 中。 %edx 被存储，但随后被使用来自%eax 的原始值的下一行覆盖。

理解此代码的关键是了解lea 的工作原理。它代表load effective address，因此虽然它看起来像一个指针解引用，但它实际上只是进行了获取 [whatever] 的最终地址所需的数学运算，然后保留该地址，而不是值 at 那个地址。这意味着它可以用于任何可以使用寻址模式有效表达的数学表达式，作为数学操作码的替代方案。由于这个原因，它经常被用作获得乘法和加法到单个指令中的一种方式。特别是，在这种情况下，它用于在一条指令中增加值并将结果移动到不同的寄存器，inc 会在原地覆盖它。

【讨论】：

【解决方案2】：

第 5-6 行是i++。 lea 0x1(%rax),%edx 是 i + 1 和 mov %edx,-0x4(%rbp) 将其写回 i。但是第 7 行，mov %eax,-0x4(%rbp) 将原始值写回i。代码如下：

(4) eax = i
(5) edx = i + 1
(6) i = edx
(7) i = eax

【讨论】：