5.3 gdb和汇编代码执行

接下来我们来看一些真实的汇编代码。

图中的代码，上半部分的注释是对应的C代码，这是个简单的函数，它累加了从1到n的所有数字，并返回结果。下半部分是可以编译出的最简单的汇编代码。如果你在你自己的计算机编写同样的C代码并编译，你得到的极有可能是差别较大的汇编代码。这里有很多原因，有一些原因我们之后会讲，有一些原因是因为编译器。当将C代码编译成汇编代码时，现代的编译器会执行各种各样的优化，所以你们自己编译得到的汇编代码可能看起来是不一样的。例如，当你在gdb中做debug的时候，有时候你会看到gdb提示你说某些变量被优化掉了，这意味着编译器决定了自己不再需要那个变量，变量以及相关的信息会在某个时间点删掉。

上图中的代码都很直观，首先将寄存器a0中的值保存在寄存器t0中。之后将寄存器a0设置为0，之后在每个循环中将t0中的数据加到a0中，直到t0变成0。这就是代码的所有内容。

学生提问：这里面.secion，.global，.text分别是什么意思？

TA：global表示你可以在其他文件中调用这个函数。text表明这里的是代码，如果你还记得XV6中的图3.4，

每个进程的page table中有一个区域是text，汇编代码中的text表明这部分是代码，并且位于page table的text区域中。text中保存的就是代码。

如果你对内核比较感兴趣，在编译完之后，你可以查看kernel.asm文件，你可以看到XV6完整内核的汇编版本。文件中每一行左边的数字表明的是这条指令会在内存中的哪个位置，这个信息非常有用。在汇编代码中还可以看到函数对应的label，以及它们是在哪里定义的。这些信息在我们调试代码的时候可能会非常非常有用，我稍后会展示这部分。

学生提问：.asm文件和.s文件有什么区别？

TA：我并不是百分百确定。这两类文件都是汇编代码，.asm文件中包含大量额外的标注，而.s文件中没有。所以通常来说当你编译你的C代码，你得到的是.s文件。如果你好奇我们是如何得到.asm文件，makefile里面包含了具体的步骤。

现在回到函数sum_to，我们看一下如何在gdb中检查这个函数。首先是要启动QEMU，

在另一个窗口打开gdb，

gdb中输入tui enable可以打开源代码展示窗口。

sum_to的代码现在都位于内核中，我在sum_to中设置一个断点。然后继续代码的执行，代码在断点处停住。

gdb窗口的左上角是程序计数器，我们可以看到当前的值是0x800065e2。如果我们去kernel.asm中，查找这个地址，我们可以看到这个地址就是sum_to函数的起始地址。

如果代码出现了问题，在gdb中看到的地址，你可以直接在kernel.asm找到具体的行，分析问题的原因，然后再向相应的地址设置断点。

在gdb中输入layout asm，可以在tui窗口看到所有的汇编指令。再输入layout reg可以看到所有的寄存器信息。

在寄存器窗口，可以看到t0，a0寄存器的值。在执行完一条汇编指令之后，t0寄存器拥有了a0寄存器的内容，也就是5。在寄存器窗口，更新了的寄存器会被高亮出来。

之后持续的单步执行代码，直到函数返回。

如果你关心你设置了哪些断点，或着你跟踪代码的时候迷糊了，你可以在gdb中输入info breakpoints，你可以看到所有设置了的断点。你甚至可以看到这个断点已经被命中了几次。

类似的，你也可以通过输入info reg查看寄存器的信息。

学生提问：你是怎么打开多个terminal窗口的？

TA：我是通过tmux打开的。（30:27 - 31:45在介绍tmux，与课程无关故跳过）

学生提问：为什么这里展示的是汇编代码而不是C代码？

TA：从最初的代码可以看出，这里的程序完全是汇编代码实现的，所以自然也没有关联的C程序。如果我将断点设置在C代码中，在命中断点之后输入layout split或者layout source，就可以看到相应的C代码了。

layout split会同时展现C代码和汇编，而layout source只会展示C代码。

学生提问：在C代码中，断点设置在某一行，如果这一行有多个语句的话，断点会设置在哪个语句？

TA：断点会设置在第一个语句。

gdb和tmux有上百个快捷指令，可以通过google去查找，对于gdb，也可以使用apropos指令查看帮助。