“我們需要學習匯編語言嗎？學多少合適？怎麼學習會比較有效？”
01
提出問題
如何有效的學習匯編語言？答案往往取決於你的使用場景。今天匯編語言幾乎退出了常規編程語言的行列。除非你是專門的CPU或芯片開發工程師，一般來說你的日常工作都不會接觸匯編語言。
但如果作C/C 語言編程的話，一點點的匯編語言，卻可能幫你打開一個新世界。
02
代碼分析
打開 Compiler Explorer，寫一個簡單的自加函數，如圖所示：
其中，左下角是CPU的初始狀態，所有的寄存器初始值都是：0x100。
其中寄存器 rax，一般用來存放數值，有點類似 C 語言的普通變量；而寄存器 rbp，rsp，一般用來存放內存地址，有點類似 C 語言的指針變量。
線程往往通過調用函數來運行，因此，必須要有一個“堆棧”，用來存儲：臨時變量和函數返回地址，所以“堆棧”內存是必不可少的。而rbp，rsp寄存器，就是用來管理、讀寫“堆棧”內存的。具體的分析，可以參看“CPU眼裡的{函數括號}”。
首先看：函數 { 對應的匯編指令：push，千萬不要被這個熟悉、親切的名字迷惑。這是典型的復雜指令，無數同學被它直接勸退，如圖所示。
push 對應了 2 個微操作：
第一步：先讓“棧頂”向低生長，也就是讓rsp 寄存器的值，減：8，此時寄存器rsp保存的值就是：0xF8；
第二步：隨後把將寄存器 rbp 的值（0x100），存放在“棧頂”寄存器 rsp 指向的內存地址：0xF8處。
隨後是一個簡單的 mov 指令，把寄存器 rsp 的值，賦給寄存器 rbp，如圖所示：
至此，函數的棧幀保護工作完成，更詳細的棧幀工作原理；可以參看“CPU眼裡的{函數括號}”
接著，是一個比較復雜的 mov 指令，如圖所示：
但通過參考源代碼，我們很容易猜出它是要把數值 1，寫入到變量 a 所在的內存。
用於寫入的 mov 指令和數值 1 都很容易找到，但變量 a 的內存地址，就顯得頗為復雜。不過 PTR 關鍵字顯然在提示我們：這是一個指針操作，再加上 rbp 本身就是類似指針變量的寄存器。
所以，它對應的 C 語言，是這樣的：*(rbp - 8) = 1
變量 a 的內存地址，等於：寄存器 rbp 的值減 8；而中括號，就是相當於指針變量的 * 操作；QWORD 是指針類型，表明數值 1 將占用：8 個字節長度。
你是不是也從中看到了：C 語言的影子？所以說：C 語言是最接近底層的高級語言，真的一點都不過分。同樣，相比於精簡指令集，復雜指令集對程序員而言，也更加接近 C 語言。
好了，如果此時，你還能跟上阿佈的節奏，那麼恭喜你！因為，這就是本文中，最難的匯編語言了。後面的學習，將輕松不少。
讓我們接著進行自加運算，如圖所示：
這種帶 PTR 和 [] 的 add 指令，也有 2 個微操作，它們對應的 C 語言是這樣的：*(rbp – 8) = *(rbp – 8) 2
• 首先，用指針的 * 讀操作，獲得變量 a 的值，並與 2 作加法運算；
• 最後，把加法運算的結果，通過指針的 * 寫操作，寫入變量 a 所在的內存。
隨後的 mov 指令，同樣是一個帶 PTR 和 [] 的指令，分析的方法，跟上面的 mov 指令一致，如圖所示：
它對應的 C 語言是這樣的：rax = *(rbp – 8)
隻是不同於上面的 mov 指令，是一個寫內存的操作；這次則是把 a 的值從內存中讀出來，並寫入到寄存器 rax 裡面。
或許，你會納悶：為什麼普通變量操作，背後也弄的跟“指針”一樣？在 CPU 眼裡的，萬物皆有地址，萬物皆可指針。指針變量，跟普通變量並無本質區別，具體可以參看“CPU眼裡的：指針本質和風險”。
最後，就是 push 的反向操作：pop，如圖所示：
它也對應了 2 個微操作：
第一步：把寄存器 rsp 指向的“棧頂”值（0x100），寫入到寄存器：rbp；
第二步：隨著“棧頂”的升高，rsp 寄存器的值，也隨之加：8。
至此，整個代碼基本走完，除了用於作返回值的寄存器 rax；所有寄存器，都恢復到了剛開始的狀況，就像 test 函數從未被調用一樣。
03
思考
或許，本章節是本書中，最乏味的一個。因為，在沒有結合編譯器意圖的情況下，單獨討論每條匯編指令，是非常乏味的！
不知道：讀者裡面，有沒有幹過工地的工友？很多精神、漂亮的房子，在真正施工的時候，不過是在重復：搭鋼筋，倒水泥；再搭鋼筋，再倒水泥的重復工作。而 CPU 也是如此，我們不過是把數據，在寄存器和內存之間，搬來搬去。
或許，本章節也是全書中，最具洞察力的一節。經過粗略的統計，我們發現：為了作 1 次簡單的 2 運算，居然產生了(至少) 5 次的內存讀寫，內存讀寫的占比高達：83%！
雖然，經過編譯器優化後，一些沒有必要的內存讀寫指令，會被優化掉。但對於復雜程序，其內存的讀寫總量，仍然不容小覷！有些機構給出的結論顯示：CPU 的內存讀寫，占據了 CPU 90%的工作負荷。
這也是為什麼蘋果的 M 系列 CPU，在沒有顯著提高：CPU 核心頻率的情況下，也能產生：秒殺同行的炸裂性能，因為它著重優化了：CPU 讀、寫內存的效率。
04
總結
1. 雖然完整的 CPU 寄存器和指令集，比較龐大。但編譯器，隻會用到很小的一部分，而且使用的套路也很單一。一旦克服恐懼心理，就很容易掌握。
2. C/C 語言，對應的匯編指令，存在大量的類似 “指針” 的操作，我們也叫它：寄存器間接尋址。誇張的說 “指針” 不僅是 C 語言的靈魂，也是匯編語言的靈魂。
3. 相比於精簡指令集，復雜指令集對程序員而言，更加接近 C 語言。在那個隻有匯編語言的年代，復雜指令集，十分有助於提高編程效率。
最後，作為普通程序員，我們直接使用匯編語言編程的可能性幾乎為 0。在今天，匯編語言，也不是大規模軟件開發的首選。所以，很多時候，我們並不需要成為匯編語言的專傢。
阿佈認為，普通開發者學習匯編語言，最好要結合特定、必要的場景。例如：我們可以用 CPU 視角，解讀出一個真實的程序運行過程；或幫助我們調試、解決一些無法在語言層面表現出來的 bug。
05
熱點問題
Q1：寄存器eax和寄存器rax有什麼區別？
A1：寄存器eax是32位的x86 CPU的寄存器，如今的x86 CPU多是64位的，其對應的寄存器是rax，eax隻是rax的低32位而已。
Q2：不精通匯編語言，等於白學編程語言了？
A2：當然不是。對於學習C/C 這種相對接近底層的語言，它對應的匯編語言還是比較簡單、易懂的，完全不需要你精通匯編。同時，一些新的編程語言，例如：RUST，SWIFT，編譯器對代碼封裝得比較厲害，就不容易通過對應的匯編指令，了解語言的實現細節了。
而且有些語言，例如：Java，JavaScript對應的是字節碼，並沒有匯編指令可以參考，但這並不妨礙大傢掌握它們。
Q3：現在學習8086匯編語言，會不會有點老？
A3：這取決於我們的學習目的，如果是為了學習一門編程語言的話，8086是夠用的。不過阿佈更願意結合目前最新、最主流的CPU來學習匯編語言，這不僅僅是因為更接近目前真實的計算場景，更重要的是，C/C 等主流編程語言，也往往是基於32/64位CPU設計的，我們能夠在學習匯編語言的過程中，順便解讀C/C 語言的設計原理和工作細節，豈不是一舉多得？
06
更多知識
如果喜歡阿佈這種解讀方式，希望更加系統學習這些編程知識的話，也可以考慮看看由阿佈親自編寫，並由多位微軟大佬聯袂推薦的新書《CPU眼裡的C/C 》
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