AT&T 汇编入门 - Hello World

AT&T 汇编入门 - Hello World

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文档的目的是为了能够入门x86_64 GNU Assembly 和 能够看懂 Linux Kernel 的启动代码。涉及的汇编知识未必是深入和最优的，如发现错误或者对实际的汇编程序编写的影响，请评论指出。

平台：Intel x86_64

编译器： gas

汇编组成

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汇编程序是由定义好的段组成的，每个段的意义都不一样。最常用的由以下几个段：

• data 段 - 存放大部分的数据
• bss 段 - 存放未初始化的数据
• rodata 段 - 存放只读的数据
• text 段 - 存放代码

对于最简单一个程序而言，text段是必须的，其他都是可选的。

那么text 段又是由什么组成的呢？对，它是由各种指令组成，而指令又是由操作码，寄存器，立即数和内存地址组成。

操作码

但是操作码都是一堆16进制字符，不太人性化，所以就就产生了助记符来方便程序员来编写汇编代码。

例如：

55 对应 push

0f 05 对应 syscall

寄存器

在让我们看看 x86_64 平台提供了哪些寄存器给我们使用，

• 16个通用寄存器，例如，rax，rbx，rcx，rdx等
• 6个16位段寄存器，例如：cs，ds，等

更多的寄存器请参见Intel Technical RM. 这里就不再详述了。

立即数

x86_64 平台规定立即数的最大值不能超过32位。

Hello World

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接下来我们来看看我们学习任何一种编程语言会写的第一个程序 - helloworld。

    .section .data
message:
    .ascii "hello world!\n"
    length = . - message

    .section .text
    .global _start      # must be declared for linker
_start:
    movq $1, %rax      # 'write' syscall number
    movq $1, %rdi      # file descriptor, stdout
    lea message(%rip), %rsi # relative addressing string message 
    movq $length, %rdx
    syscall

    movq $60, %rax     # 'exit' syscall number
    xor %rdi, %rdi      # set rdi to zero
    syscall

➜  learning-asm git:(master) ✗ as hello.s -o hello.o
➜  learning-asm git:(master) ✗ ld hello.o -o hello
➜  learning-asm git:(master) ✗ ./hello 
hello world!

其中 .section .data 和 .section .text 定义个数据段 和代码段。

message 只是一个label 方便我们来引用 hello world 字符串。

length = . - message 用来计算字符串的长度。. 用来表示当前的地址

_start 是程序的入口

然后程序调用 write syscall 来讲hello world 字符串输出。首先我们要知道syscall 的号码才能调用对用的方法。其中32位的syscall 号码与64位是不同的，你可以从/usr/include/asm/unistd_64.h Linux的这个文件中查看，如果你要编写32位的汇编程序请查看/usr/include/asm/unistd_32.h。

#define __NR_read 0
#define __NR_write 1
#define __NR_open 2
#define __NR_close 3
#define __NR_stat 4
#define __NR_fstat 5
#define __NR_lstat 6
#define __NR_poll 7
#define __NR_lseek 8
#define __NR_mmap 9
#define __NR_mprotect 10
#define __NR_munmap 11
#define __NR_brk 12
#define __NR_rt_sigaction 13
#define __NR_rt_sigprocmask 14
#define __NR_rt_sigreturn 15
#define __NR_ioctl 16
#define __NR_pread64 17
#define __NR_pwrite64 18
#define __NR_readv 19
......

这里我们是通过write 直接将字符串写到 stdout 描述符来进行输出。那么我们来看看sys_write 的原型。

long sys_write(unsigned int fd, const char __user *buf, size_t count);

从中我们可以看到需要传入3个参数，第一个fd，这里是stdout，所以就是1；第二个参数就是“hello world\n” 字符串的地址；第三个就是这个字符串的长度。

但是System V ABI 规定了对64位程序的接口，同时也规定了函数参数的传递规则。

所以文件描述符1需要加载到rdi寄存器，“hello world\n” 字符串的地址需要加载到 %rsi，字符串的长度加载到 rdx。

lea message(%rip), %rsi # relative addressing string message 这里为什么没有用mov 而是使用lea，这是为了变成地址无关的代码。如果你编写的不是地址无关的代码，那么可以使用mov 来取代。

这样这个helloworld 程序我们就基本讲解完了。如果下次再调用什么别的syscall，我相信应该也是没有问题的。