[C in ASM(ARM64)]第五章 指標和陣列
C程式設計語言的彙編解釋 第五章 指標和陣列
在前面的文章中提到過， 在彙編層面， 所有的資料都存在棧/符號/暫存器中， 棧和符號都屬於記憶體範疇， 進一步抽象就是， 所有的資料都在記憶體和暫存器中（這裡先不討論協處理器或者外部儲存等其他範疇）。 而指標的本質就是記憶體的地址！
5。1 指標和地址
指標通常被認為是c語言中比容易繞暈的一個特性， 而實際上指標的本質十分簡單， 比如如下程式碼：
#include
void empty（）
{
int a = 1；
void *b = &a；
}
其彙編形式如下：
。section __TEXT，__text，regular，pure_instructions
。ios_version_min 11， 2
。globl _empty
。p2align 2
_empty： ； @empty
； BB#0：
sub sp， sp， #16 ； =16
add x8， sp， #12 ； =12
orr w9， wzr， #0x1
str w9， ［sp， #12］
str x8， ［sp］
add sp， sp， #16 ； =16
ret
。subsections_via_symbols
從之前的介紹中知道變數`a`實際上是存放在棧上的， 在這裡是`sp + 12`也就是sp往上12byte的位置， 取地址操作`&a`實際上取到的就是`sp + 12`這個值（也就是`add x8， sp， #12`）， 然後將地址從x8放入sp中（`str x8， ［sp］`），這裡的`sp`就是變數`b`在棧上的地址。
也就是說， 如果一個變數b裡存放的是另一個變數a的地址， 那麼就可以稱為， b是指向a的指標了！
用匯編的說法來解釋， 就是一個地址指向的記憶體裡面存的內容是另一個地址！
在彙編層面有一個很重要的點就是要對思想做轉變， 在彙編層面沒有變數/物件和指標等概念， 只有暫存器/記憶體和資料， 而資料是沒有型別的（資料只是一個位元序列）！ 資料該怎麼理解要看具體的彙編指令是怎麼操作暫存器和記憶體的， 如果使用整數加法指令操作暫存器， 那麼資料將被當做整數， 同理， 如果使用浮點數加法指令操作暫存器那麼資料將被當做浮點數！ 如果指令對暫存器做定址操作， 那麼資料將被當做地址（也就值指標）！
5。2 指標和函式引數
在第四章中已經介紹了函式的引數是透過暫存器和棧來傳遞的， 如果我們傳遞的引數是一個整數， 那麼暫存器/棧中存的就是整數， 那如果我們傳的引數是一個指標， 那麼暫存器/棧中存的就是地址！ 比如如下程式碼：
#include
void swap（int *px， int *py） {
int temp；
temp = *px；
*px = *py；
*py = temp；
}
int main（）
{
int a = 1；
int b = 2；
swap（&a， &b）；
return 0；
}
其彙編實現如下（節選）：
#呼叫部分
add x0， sp， #8 ； =8
add x1， sp， #4 ； =4
orr w8， wzr， #0x2
orr w9， wzr， #0x1
stur wzr， ［x29， #-4］
str w9， ［sp， #8］
str w8， ［sp， #4］
bl _swap
#實現部分
str x0， ［sp， #24］
str x1， ［sp， #16］
ldr x0， ［sp， #24］
ldr w8， ［x0］
str w8， ［sp， #12］
ldr x0， ［sp， #16］
ldr w8， ［x0］
ldr x0， ［sp， #24］
str w8， ［x0］
ldr w8， ［sp， #12］
ldr x0， ［sp， #16］
str w8， ［x0］
其關鍵流程就是：
在呼叫部分中（main），前兩句`add`指令取變數`a`和`b`的地址放入x0和x1中作為呼叫_swap的引數，後面orr指令和str指令是向地址中存值，這裡的stur這句是無用程式碼可以理解為為了對齊。
在實現部分中（swap），前面兩句str把x0和x1作為px和py引數放入他們在棧上分配的空間裡。然後把x0再撈出來，再取x0作為地址裡存的值放入w8。w8放入`sp + 12`也就是給temp分配的空間。下面就是取px作為地址裡的值，放入py做地址的記憶體空間裡。最後從temp中撈出之前存的py做地址裡存的值放入px做地址的記憶體空間裡。
5。3 指標和陣列
陣列是棧上提前分配好的一片記憶體， 如果你拿到了這片記憶體的地址（指標）， 那麼你將可以隨意訪問它。
在日常的使用中， 可能經常會碰見如下兩種訪問陣列的方法， 如`a［1］`和`*（a + 1）`， 它們有什麼區別呢？ 看程式碼：
#include
void f1（） {
int a［2］；
int b = a［1］；
}
void f2（） {
int a［2］；
int b = *（a+1）；
}
其彙編實現：
_f1： ； @f1
； BB#0：
sub sp， sp， #48 ； =48
stp x29， x30， ［sp， #32］ ； 8-byte Folded Spill
add x29， sp， #32 ； =32
adrp x8， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x8， ［x8， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x8， ［x8］
adrp x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x9， ［x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x9， ［x9］
stur x9， ［x29， #-8］
ldr w10， ［sp， #20］
str w10， ［sp， #12］
adrp x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x9， ［x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x9， ［x9］
ldur x11， ［x29， #-8］
cmp x9， x11
str x8， ［sp］ ； 8-byte Folded Spill
b。ne LBB0_2
； BB#1：
ldp x29， x30， ［sp， #32］ ； 8-byte Folded Reload
add sp， sp， #48 ； =48
ret
LBB0_2：
bl ___stack_chk_fail
。globl _f2
。p2align 2
_f2： ； @f2
； BB#0：
sub sp， sp， #48 ； =48
stp x29， x30， ［sp， #32］ ； 8-byte Folded Spill
add x29， sp， #32 ； =32
adrp x8， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x8， ［x8， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x8， ［x8］
adrp x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x9， ［x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x9， ［x9］
stur x9， ［x29， #-8］
ldr w10， ［sp， #20］
str w10， ［sp， #12］
adrp x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGE
ldr x9， ［x9， ___stack_chk_guard@GOTPAGEOFF］
ldr x9， ［x9］
ldur x11， ［x29， #-8］
cmp x9， x11
str x8， ［sp］ ； 8-byte Folded Spill
b。ne LBB1_2
； BB#1：
ldp x29， x30， ［sp， #32］ ； 8-byte Folded Reload
add sp， sp， #48 ； =48
ret
LBB1_2：
bl ___stack_chk_fail
完全一樣有沒有！ 其中的關鍵點在於：
從這裡可以推斷出陣列頂部邊界用到的`___stack_chk_guard`的地址是`stur x9， ［x29， #-8］`（也就是`sp + 24`），也就意味著陣列的內容是放在`sp + 20`和`sp + 16`裡，既然陣列只有兩個元素，那`sp + 16`這個低地址就是陣列`a`的頭部指標啦。
ldr w10， ［sp， #20］
str w10， ［sp， #12］
這兩句是`int b = a［1］；`的實現， `sp + 20`是陣列頭指標`sp+16`加上偏移量`4`的產物， 而這裡`4`是`sizeof（int）`。
5。4 指標的算術運算
指標（地址）和整數很像， 可以做加減乘除等算術運算， 只不過在做運算的時候， 加減的增量的`1`是代表著一個元素的大小。 比如如下程式碼：
#include
int main（）
{
int *a；
a++；
return 0；
}
其彙編實現（關鍵部分）：
ldr x9， ［sp］
add x9， x9， #4 ； =4
即`a++`的實現， 加的數字是`4`而不是`1`， 因為`int`的大小是`4`。
再比如如下程式碼：
#include
int main（）
{
char *a；
a++；
return 0；
}
其彙編實現（關鍵部分）：
ldr x9， ［sp］
add x9， x9， #1 ； =1
即`a++`的實現， 加的數字是`1`， 因為`char`的大小是`1`。