進入編譯器後,一個函數經歷了什麼?

我是一個函數

我是一個函數,名叫str_upper,我能夠把輸入的字符串從小寫變成大寫。不信你看,我長這樣:web

charstr_upper(char* str, int len) {
  
  char upper[256];
  
  if (len >= 256 || len <= 0
    return nullptr;

  for (int i = 0; i < len; i++) {
    if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') {
      upper[i] = str[i] - 32;
    } else {
      upper[i] = str[i];
    }
  }
  
  return upper;
}

上面是個人源代碼形式,聽個人好朋友str_lower說,一下子咱們就要一塊兒被送到一個叫編譯器的地方加工處理了,我內心懼怕極了。編程

編譯器之旅

沒多久,咱們就來到了這裏,一座很龐大到高樓,裏面有好多精密的機器在不停的運轉着。跨域

一進入大廳,好多函數代碼在這裏排隊等待。數組

我擡頭向上望去,不知道有多少層樓,每一層都有一個指示牌,從下往上分別寫着:微信

  • 預處理
  • 詞法分析
  • 語法分析
  • 語義分析
  • ···

再往上太遠就看不太清楚了。app

全部的函數代碼按照文件爲單位排好隊,靜靜地等待着。編程語言

不過沒有等過久,就輪到了咱們這一隊。編輯器

來了一個工做人員把咱們帶到了一個房間,讓咱們都好好躺着,一臺機器快速的從頭至尾掃描了一遍,將咱們所在文件中出現的#include#define所有給替換掉了。函數

接着,經過房間裏的電梯,將咱們送上了二樓。flex

接下來的一段時間,咱們在好幾層樓都作了「體檢」,每一個函數都被那些像CT同樣的機器照了個遍。

不一下子,來到了編譯層,這一層有一個特別奇怪的機器,我看到一個個函數被送了進去,出來的時候都變了樣子。不只如此,接待處的工做人員看起來很兇,我這下更加緊張了。

函數調用約定

工做人員拿到了個人資料,瞅了幾眼,問到:「請問你的調用約定是什麼?」

我有些懵,不太懂他的意思,小聲問到:「很差意思,你剛問什麼?」

工做人員有點不耐煩了,提升了音量,「我是問你調用約定是什麼?調用約定啊!」

看見我仍然一臉茫然,工做人員直接給個人資料上調用約定那一欄蓋上了一個標記:cdecl

我有點摸不着頭腦,同行的小夥伴str_lower拽了我一下說到:「他是在問你函數的調用約定,就是約定調用函數的方式,涉及怎麼傳遞參數,誰來恢復調用棧等」

他這一說我才反映過來,「這個調用約定都有哪些可選的呢?」

「通常有三種:」

  • cdcel,參數從右往左入棧,主調函數負責恢復棧平衡
  • stdcall,參數從右往左入棧,被調函數負責恢復棧平衡
  • fastcall,參數經過寄存器傳遞,寄存器不夠再用棧傳遞

「他剛纔看你沒有顯式聲明,就默認給你cdecl的方式了」,小夥伴繼續說到。

我點了點頭,原來調用個函數還有這麼多講究吶!

Stack Canary

「別閒聊了,快進去吧!」,工做人員催我了。

我準備走向那臺可怕的機器。

「唉,等一下」,正緊張着,工做人員又叫住了我。

我回頭看去,工做人員正招手讓我過去。

「你好,是個人代碼有什麼問題嗎?」,我緊張的問到,生怕有錯誤被打回去,連累咱們整個文件都要被遣返。

「不是,是我注意到你的函數裏有一個局部數組,須要給你加一下棧溢出保護」,工做人員說到。

我看了下個人代碼,確實有一個局部字符數組:

char upper[256];

「棧溢出保護是什麼啊?」,我小聲問到。

工做人員沒有搭理我,忙着給個人資料上加東西。

旁邊的小夥伴又把我拽了過去,說到:「我們函數裏面定義的局部變量、參數是存放在線程棧裏面的。線程要不斷遊走在不一樣的函數中,調用函數後爲了能回到原來的地方,調用以前把返回地址也放在了線程棧裏。就像這樣,你看會不會有什麼問題:」

我仔細看了下,「哦,要是越界訪問個人upper數組,那就能夠修改返回地址,那可就危險了!」

「很聰明嘛!」

「那這個怎麼加保護呢?」,我問到。

「你看,函數進來以前,先在局部變量和返回地址之間設置一個數值,函數返回以前再去檢查一下,若是棧裏的數據被破壞了,檢查這個數值就能發現,提早拋出異常!」,小夥伴耐心的解釋到。

「這樣啊,那豈不是要把我打回去加上你說的這些設置和檢查代碼?」,我繼續提問。

這時,工做人員聽到了咱們的閒聊,「不用,咱們編譯器自動添加好了,快去吧,已經處理好了」

我瞥了一眼,看到個人資料上增長了一個叫Stack Canary的標記。

我當心翼翼的走進了那架奇怪的機器,馬上就失去了知覺,等我醒來時,個人身體已經發生了變化,變成了一堆奇怪的代碼,如今我長這樣了:

連接

沒過一下子,咱們這一隊的全部函數代碼都編譯完成,你們從原來的.c文件都搬到了新家:一個.o文件,我也再次見到了小夥伴str_lower。

「我們是否是已經完成了編譯,能夠離開這裏了吧?」

「還不行,編譯雖然是完成了,還差連接這一步呢!」

又過了一小會兒,和咱們一塊兒過來的其餘文件的函數代碼也編譯完成了,我們一堆.o文件一塊兒被送到了編譯器大廈的頂樓:連接層。

這一層也有一個巨大的機器,機器背後鏈接了一個管道,不知通向了哪裏。

咱們這一批的全部.o文件挨個走進了這個巨大的機器,像是一條時空隧道通常,穿行於其間,我感受到了巨大的壓力把咱們擠壓在了一塊兒,很快咱們再一次失去了意識。

醒來以後,我發現全部的函數們都被合在了一個文件中,這是一個可執行文件,而個人身體也再次發生了變化,變成了一段段的二進制指令,如今我長這樣了:

終於離開了編譯器,真是一趟難忘的旅程,不過我不再想來了······

彩蛋

沒想到命運跟我開了一個玩笑,個人第一次運行就出了錯!

我又要被打回去從新改造,再走一遍這魔鬼般的旅程。

你能幫我看看,個人代碼哪裏有錯嗎?

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