C 指標原理 (87)：Hello World 程式組合語言深度剖析 (三)

靜態資料區與字串常數

.LC0:
    .string "hello,world"

• .LC0 標記位於靜態分配區域 (`.rodata` 或 `.data`)，程式啟動時由載入器分配。
• C 字串常數自動存放於此區，生命週期贯穿整個程式執行期間。

堆疊 (Stack) 結構與操作

• 堆疊位於使用者空間高地址向低地址增長。
• 堆疊指標 (ESP/RSP) 永遠指向棧頂下一個可用位址。
• pushl：將資料壓入堆疊，ESP 減 4 (32 位)。
• popl：彈出資料到暫存器，ESP 加 4。
• 僅能以 LIFO (後進先出) 存取，無法任意偏移 (除非用基址暫存器 EBP/RBP)。

Hello World main 函數組合語言逐行解析 (AT&T 語法)

main:
    leal    4(%esp), %ecx       # 保存 argc 位址 (argv 指標)
    andl    $-16, %esp          # 對齊堆疊至 16 字節 (SSE/AVX 需求)
    pushl   -4(%ecx)            # 壓入 argc (原始 ESP+0)
    pushl   %ebp                # 保存舊幀指標
    movl    %esp, %ebp          # 建立新幀指標
    pushl   %ecx                # 保存 argc/argv 位址
    subl    $4, %esp            # 分配區域變數空間 (對齊)
    movl    $.LC0, (%esp)       # 將字串位址壓入堆疊作為 puts 參數
    call    puts                # 呼叫 puts 輸出字串
    movl    $0, %eax            # 返回值 0
    addl    $4, %esp            # 釋放區域變數空間
    popl    %ecx                # 還原 argc/argv 位址
    popl    %ebp                # 還原幀指標
    leal    -4(%ecx), %esp      # 還原堆疊指標 (含對齊填充)
    ret                         # 返回

關鍵觀察

1. 參數傳遞：x86-32 使用堆疊傳參，呼叫者壓入參數 (右至左)，call 指令隱含壓入返回位址。
2. 幀指標 (EBP)：建立堆疊幀基址，區域變數用 -[offset](%ebp) 存取，參數用 +[offset](%ebp)。
3. 堆疊對齊：`andl $-16, %esp` 確保 16 字節對齊，滿足 ABI 要求 (SSE 指令集)。
4. 保存/恢復現場：呼叫 `puts` 前壓入需保留的暫存器 (此處為 `%ecx`)，返回後彈出還原。
5. 返回值：`%eax` 存放整數/指標返回值。

資料搬移與運算指令

• movl src, dst：複製資料 (立即數、暫存器、記憶體)
• addl src, dst：`dst = dst + src`
• subl src, dst：`dst = dst - src`

範例：將靜態變數 `myvalue` (初值 190) 加 100 減 20：

movl myvalue, %ebx
addl $100, %ebx
subl $20, %ebx
movl %ebx, myvalue

段落結構

• .text：程式碼段 (唯讀、可執行)
• .data：已初始化靜態資料 (讀寫)
• .bss：未初始化靜態資料 (零填充、讀寫)
• .rodata：唯讀資料 (字串常數、常數表)

總結

C 程式經編譯器轉為組合語言，再由組譯器生成機器碼。執行本質是：資料在暫存器、堆疊、靜態區間搬移，配合 加減乘除、邏輯判斷、跳轉/呼叫 指令完成運算與控制流。理解堆疊幀、呼叫慣例、暫存器用途是逆向工程與效能優化基石。