从 C 语言到汇编：二进制安全需要的计算机组成基础

我们平时编写 C 语言程序时，习惯用变量、循环、判断和函数来描述程序逻辑：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

但是 CPU 并不认识 int、return 或函数名。源代码经过编译器处理后，会被翻译成机器指令；机器指令本质上是一串二进制数据。汇编语言则为这些机器指令提供了便于人类阅读的写法。上面的函数可能对应如下汇编逻辑：

add:
    lea eax, [rdi + rsi]
    ret

对于普通软件开发，我们未必需要关心翻译后的结果；但在逆向工程、漏洞分析和恶意代码分析中，拿到的往往只有编译后的程序。此时，我们必须从寄存器、内存和汇编指令出发，重新理解程序做了什么。

本文不会完整讲授数字电路、流水线或缓存一致性等计算机组成原理课程内容，而是围绕二进制安全所需的主线展开：

硬件如何协作 → CPU 如何保存数据 → 汇编指令如何操作数据和改变控制流 → 函数如何使用栈与寄存器。

文中的汇编代码采用 x86-64 Intel 语法，运行环境默认为 Linux 用户态，函数调用遵循 System V AMD64 ABI。示例以讲清原理为第一目标，实际编译结果会随着编译器版本、优化等级和源代码写法发生变化。

计算机由哪些主要硬件组成

一台计算机包含很多部件。对于分析普通用户态程序，我们首先需要认识 CPU、内存、外部存储、总线和输入输出设备。

1. CPU 内部有什么

为了便于理解，可以把 CPU 内部的重要部分概括为：