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C指標原理(1)-AT&T彙編

 彙編在LINUX系統下的意義遠遠大於WINDOWS系統,LINUX核心部分程式碼就是彙編編寫的。然後,絕大多數 Linux 程式設計師以前只接觸過DOS/Windows 下的組合語言,這些彙編程式碼都是 Intel 風格的。但在 Unix 和 Linux 系統中,更多采用的還是 AT&T 格式,兩者在語法格式上有著很大的不同,因此應對AT&T彙編應有一個基本的瞭解和熟悉。 

    我們在LINUX下用C編寫一段最簡單的helloworld程式,命令為hello.c


#include <stdio.h>
 int main()
{ 
printf("hello,world\n");
 exit(0); 
} 

然後,使用GCC編譯,同時使用-s引數生成中間彙編程式碼,看看AT&T彙編的真實面目 


.section .data#初始化的變數
output:
   .ascii "hello,world\n"
   #要列印的字串,.data為初始化值的變數。output是標籤,指示字串開始的位置,ascii為資料型別
.section .bss#未初始化的變數,由0填充的緩衝區
   .lcomm num,20
   #lcomm為本地記憶體區域,即本地彙編外的不能進行訪問。.comm是通用記憶體區域。
.section .text#組合語言指令碼
   .globl _start#啟動入口
   _start:
   movl $4,%eax#呼叫的系統功能,4為write   
   movl $output,%ecx#要列印的字串
   movl $1,%ebx#檔案描述符,螢幕為1   
   movl $12,%edx#字串長度
   int $0x80#顯示字串hello,world

   movl $0,%eax
   movl $num,%edi
   movl $65,1(%edi)#A 的ascii
   movl $66,2(%edi)#B 的ascii 
   movl $67,3(%edi)#C 的ascii 
   movl $68,4(%edi)#D 的ascii
   movl $10,5(%edi)#\n的ascii 

   movl $4,%eax#呼叫的系統功能,4為write    
   movl $num,%ecx#要列印的字串  
   movl $1,%ebx#檔案描述符,螢幕為1   
   movl $6,%edx#字串長度
   int $0x80#顯示字串ABCD

   movl $1,%eax#1為退出
   movl $0,%ebx#返回給shell的退出程式碼值

   int $0x80#核心軟中斷,退出系統

gcc -S  hello.c

.file   "hello.c"

    .section    .rodata

.LC0:

    .string "hello,world"

    .text

.globl main

    .type   main, @function

main:

    pushl   %ebp

    movl    %esp, %ebp

    andl    $-16, %esp

    subl    $16, %esp

    movl    $.LC0, (%esp)

    call    puts

    movl    $0, (%esp)

    call    exit

    .size   main, .-main

    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"

    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

彙編器(assembler)的作用是將用匯編語言編寫的源程式轉換成二進位制形式的目的碼。Linux 平臺的標準彙編器是 GAS,它是 GCC 所依賴的後臺彙編工具,通常包含在 binutils 軟體包中。 
AT&T彙編主要有以下特點: 
1、在 AT&T 彙編格式中,暫存器名要加上 '%' 作為字首。

如:

把eax暫存器的內容複製到ebx中

movl %eax,%ebx
2、用 '$' 字首表示一個立即運算元。

如:將1複製到eax中

movl $1, %eax
3、目標運算元在源運算元的右邊

movl %eax,%ebx
eax是源運算元,ebx是目標運算元
4、在 AT&T 彙編格式中,運算元的字長由操作符的最後一個字母決定,字尾'b'、'w'、'l'分別表示運算元為位元組(byte,8 位元)、字(word,16 位元)和長字(long,32位元)

比如:

movl對32位進行操作,將eax暫存器32位的內容複製到ebx中

movl %eax, %ebx

movw對16位進行操作,將ax暫存器的內容複製到bx中

movw %ax, %bx

movb對8位進行操作,將al暫存器的內容複製到bl中

movb %al, %bl

我們再以入棧為例:

pushl %ecx  # 32位ecx的內容入棧

pushw %cx   # 16位ecx的內容入棧

pushl $180  # 80做為一個32位整數入棧

pushl data  # data變數內容入棧,長度為32位

pushl $data # 這一個操作很特別,在變數前面加上$表示取變數的地址,這是將data變數的地址入棧
5、在 AT&T 彙編格式中,絕對轉移和呼叫指(jump/call)的運算元前要加上'*'作為字首 
6、遠端轉移指令和遠端子呼叫指令的操作碼,在 AT&T 彙編格式中為 ljump和lcall 
我們從生成的中間程式碼可以看出這幾個特點。

我們再來看一段用AT&T彙編編寫的helloworld程式。


.section .data#初始化的變數
output:
   .ascii "hello,world\n"
   #要列印的字串,.data為初始化值的變數。output是標籤,指示字串開始的位置,ascii為資料型別
.section .bss#未初始化的變數,由0填充的緩衝區
   .lcomm num,20
   #lcomm為本地記憶體區域,即本地彙編外的不能進行訪問。.comm是通用記憶體區域。
.section .text#組合語言指令碼
   .globl _start#啟動入口
   _start:
   movl $4,%eax#呼叫的系統功能,4為write   
   movl $output,%ecx#要列印的字串
   movl $1,%ebx#檔案描述符,螢幕為1   
   movl $12,%edx#字串長度
   int $0x80#顯示字串hello,world

   movl $0,%eax
   movl $num,%edi
   movl $65,1(%edi)#A 的ascii
   movl $66,2(%edi)#B 的ascii 
   movl $67,3(%edi)#C 的ascii 
   movl $68,4(%edi)#D 的ascii
   movl $10,5(%edi)#\n的ascii 

   movl $4,%eax#呼叫的系統功能,4為write    
   movl $num,%ecx#要列印的字串  
   movl $1,%ebx#檔案描述符,螢幕為1   
   movl $6,%edx#字串長度
   int $0x80#顯示字串ABCD

   movl $1,%eax#1為退出
   movl $0,%ebx#返回給shell的退出程式碼值

   int $0x80#核心軟中斷,退出系統

我們對上面這段彙編程式碼的結構和內容進行解說:
1、.section .data段存放著初始化的變數, .section .bss段存放著未初始化的變數
2、變數的定義採用以下格式:
變數名:
  變數型別 變數值
上面程式碼中的output變數就是這麼定義的
output:
   .ascii "hello,world\n"
下面例子定義了多個變數
.section .data
msg:
.ascii “This is a text”
x:
.double 109.45, 2.33, 19.16
y:
.int 89
z:
.int 21, 85, 27
 
.equ  a 8
 
其中,msg為字元符,x為雙精度符點數,y和z為整數,a是一個特別的定義,它的是一個靜態變數的定義,使用.equ 變數名 變數值來實現
3、.section .bss段中變數訪問區域的定義規則為:
lcomm為本地記憶體區域,即本地彙編外的不能進行訪問,而.comm是通用記憶體區域
比如上面的定義
 .lcomm num,20  
num為本地記憶體區域。
4、section .text段為組合語言指令碼,使用.globl _start指示_start標記後的程式碼為程式啟動入口。
5、#表示註釋,上面程式碼的其它部分均有註釋,有彙編基礎的程式設計師應很容易理解
 
變數的型別有以下幾種:
.ascii 文字字串
.asciz 以NULL結束的文字字串
.byte  位元組值
.double 雙精度符點數
.float 單精度符點數
.int 32位整數
.long 32位整數
.octa 16位整數
.quad 8位整數
.short 16位整數
.single 單精度符點數
 
此外,AT&T彙編經常會涉及位元組順序反轉,比較載入,交換,壓入彈出所有暫存器等操作,以下例子涉及了這些操作,
每行程式碼都有詳細的註釋。 

.bss段定義的資料元素為未初始化的變數,在執行時對其進行初始化。

可分為資料通用記憶體區域和本地通用記憶體區域

本地通用記憶體區域不能從本地彙編程式碼之外進行訪問。

.text段存放程式碼