前言：📫 作者简介：小明java问道之路，专注于研究计算机底层，就职于金融公司后端高级工程师，擅长交易领域的高安全/可用/并发/性能的设计和架构📫 

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本文导读：本章中，我们了解 C 语言机器级编程，通过让编译器产生机器级程序的汇编代码表示，了解了编译器和他的优化能力，以及机器、数据类型和指令集。

一、程序编码

gcc 命令：C 编译器 ；gcc -0g 代表机器代码的优化等级

机器级编程，两种抽象：一、由指令集体系结构或指令集架构来定义机器级程序的格式和行为，它定义了处理器状态、指令的格式、以及每条指令对状态的影响。二、机器级程序使用的内存地址是虚拟地址，提供的内存模型看上去是一个很大的、按字节寻址的数组。

二、数据格式

x86-64 指令集包括完整的针对字节、字和双字的指令。x86-64 指令集这个东西也是 ISA 指令集的一种，他的作用是编译用的，编译也可以分为三步 前端-》中间语言-》后端，前端就是由不同需要接入当前编译器的前端开发者进行开发，来适配多门语言，过程为 高级语言源代码-》词法分析-》语法分析-》构件 AST 的过程-》到中间语言，中间语言解耦，后端由不同需要接入当前编译器的后端开发进行开发，来适配多门目标机器语言（ISA），拿到中间语言-》做分析优化，最终生成目标语言。

三、访问信息

一个 x86-64 的中央处理器单元（CPU）包含一组 16 个存储 64 位值的通用目的寄存器。这些寄存器用来存储整数数据和指针。

指令可以对这 16 个寄存器的低位字节中存放的不同大小的数据进行操作。生成 1 字节和 2 字节数字的指令会保持剩下的字节不变， 生成 4 字节数字的指令会把高位 4 个字节置为 0（高 16 位）。如下图所示。

四、汇编指令大全

指令

数据传输指令：

mov 传送

pushq 压入栈

popq 弹出栈

leaq 加载有效地址（是 movq 指令的变形）

算术和逻辑操作：

INC

DEG

NEG

NOT

ADD

SUB

IMUL

XOR

OR

AND

SAL

SHL

SAR

SHR

imulp

mulp

cqto

idivq

divq

控制指令：

CMP 比较（不修改寄存器的值，只设置条件码）

TEST 测试（不修改寄存器的值，只设置条件码）

SET 访问条件码（根据条件码组合 set0/1）

jump 跳转指令 （跳转到另一条带标号的目的地）

cmove 用条件传送来实现条件分支

switch_eg switch 语句（引用跳转表）

过程指令

call 转移控制（控制从函数 P 转移到函数 Q 的过程，这个东西跳转指令用的）

%rdi %edx…… 数据传送（寄存器中的局部存储变量，很常见）

五、理解指针

1、每个指针都有都有一个值 2、指针用 & 创建 3、* 用于间接引用指针 4、数组引用（a[3]）与指针运算和间接引用（*(a+3)）有一样的效果 5、将指针从一种类型强制转换成另一种类型，只改变他的类型，不改变他的值 7、指针可以指向函数（int fun(int i);  int (*fp)(int i); fp = fun;）（调用：int result=fp(3)）

六、小结

我们了解 C 语言机器级编程，通过让编译器产生机器级程序的汇编代码表示，了解了编译器和他的优化能力，以及机器、数据类型和指令集。

Java 的目标代码是特殊的二进制——java 字节码，可以看成是虚拟机的机器级程序，软件解释器处理字节代码。另外有一种及时编译（just-in-time compilation JIT）动态的将字节码序列翻译成机器指令。