在阅读 Golang 源代码时，总是被其中的汇编代码卡住，读起来不流畅。今天来简要了解下 Golang 中的汇编语言。
汇编分类
按指令集架构分类（针对 CPU）
- x86汇编(32bit):这种架构常被称为
i386,x86 - x86汇编(64bit), 这种架构常被称为
AMD64,Intel64,x86-64,x64, 它是 AMD 设计的, 是 x86 架构的 64 位扩展, 后来公开 - ARM汇编, ARM处理器由于高性能, 低耗电, 常用于嵌入式, 移动设备.
- ...
按汇编格式分类（针对人的阅读习惯）
- Intel 格式
- AT&T 格式
平时我们说 golang 中汇编属于 plan9 风格，是按第二种方式分类的，其阅读风格（符号）与 Intel 与 AT&T 都有不同。plan9 汇编作者是 unix 操作系统的同一批人，bell 实验室所开发的。
Go汇编语言是基于 plan9 汇编，但是现实世界还有这么多不同架构的 CPU 在这。所以 golang 汇编在 plan9 风格下，同一个方法还有不同指令集架构的多种实现。
在哪能看到 Golang 汇编代码
- Golang 源代码中，如
src/runtime/asm_amd64.s，src/math/big/... go tool compile -S main.go,把自己编写的代码编译成汇编代码。如：在我的 Mac Intel 机器上，amd64的架构，汇编代码生成如下:
$ cat main.go
package main
func main() {
a, b := 0, 0
println(a + b)
}
$ go tool compile -S main.go
"".main STEXT size=66 args=0x0 locals=0x10 funcid=0x0
0x0000 00000 (main.go:3) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $16-0
0x0000 00000 (main.go:3) CMPQ SP, 16(R14)
0x0004 00004 (main.go:3) PCDATA $0, $-2
0x0004 00004 (main.go:3) JLS 57
0x0006 00006 (main.go:3) PCDATA $0, $-1
0x0006 00006 (main.go:3) SUBQ $16, SP
0x000a 00010 (main.go:3) MOVQ BP, 8(SP)
0x000f 00015 (main.go:3) LEAQ 8(SP), BP
0x0014 00020 (main.go:3) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
0x0014 00020 (main.go:3) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
0x0014 00020 (main.go:5) PCDATA $1, $0
0x0014 00020 (main.go:5) CALL runtime.printlock(SB)
0x0019 00025 (main.go:5) XORL AX, AX
...
Go 汇编基础语法
1. 寄存器
通用寄存器
寄存器与物理机架构相关, 不同的架构有不同的物理寄存器。
在 amd64 架构上提供了 16 个通用寄存器给用户使用
plan9 汇编语言提供了如下映射，在汇编语言中直接引用就可使用物理寄存器了。
| amd64 | rax | rbx | rcx | rdx | rdi | rsi | rbp | rsp | r8 | r9 | r10 | r11 | r12 | r13 | r14 | rip |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Plan9 | AX | BX | CX | DX | DI | SI | BP | SP | R8 | R9 | R10 | R11 | R12 | R13 | R14 | PC |
如上文的例子中使用到了：SP,AX,R14,BP
虚拟寄存器
Go 汇编引入了 4 个 虚拟寄存器
FP: Frame pointer: arguments and locals. 帧指针，快速访问函数的参数和返回值PC: Program counter: jumps and branches. 程序计数器，指向下一条指令的地址。在amd64其实就是 rip 寄存器SB: Static base pointer: global symbols. 静态基址指针，全局符号。SP: Stack pointer: the highest address within the local stack frame. 栈指针, 指向局部变量
用法：
- FP：
0(FP)表示第一个参数，8(FP)表示第二个参数(AMD64 架构)。first_arg+0(FP)表示把第一个参数地址绑定到符号 first_arg - SP：
localvar0-8(SP)在 plan9 中表示函数中第一个局部变量。物理寄存器中也有 SP，硬件 SP 才是真正表示 栈顶位置。所以为了区分 SP 到底是指硬件 SP 还是指虚拟寄存器。plan9 代码中需要以特定的格式来区分。eg：symbol+offset(SP)表示虚拟寄存器 SP。offset(SP)则表示硬件 SP。如上述例子中的8(SP)指的是硬件 SP - PC：除个别跳转治理，一般用不到
- SB：表示全局内存起点。
foo(SB)表示符号 foo 作为内存地址使用。这种形式用于声明全局函数、数据。foo+4(SB)表示 foo 往后 4 字节的地址。<>限制符号只能在当前源文件使用
从网上偷的图：
2. 指令
1. 变量声明
格式: 使用 DATA 与 GLOBL 来声明一个全局变量
DATA symbol+offset(SB)/width, value
GLOBL symbol(SB), flag, $size表示意义：
- DATA 部分: 对
symbol变量中的字节赋值，把offset到offset + width位置的字节赋值为value。 - GLOBL 部分：必须在 DATA 后，表示声明了一个大小为
size的全局变量symbol。flag代表变量一些属性，如RODATA指只读。在 GLOBL 中加入<>, 如GLOBL bio<>(SB), RODATA, $16也是表示这个全局变量只在本文件中生效。
实际例子：
// src/runtime/asm_amd64.s, 这里声明的 argc，argv 是 Go 程序的入参
DATA _rt0_amd64_lib_argc<>(SB)/8, $0
GLOBL _rt0_amd64_lib_argc<>(SB),NOPTR, $8
DATA _rt0_amd64_lib_argv<>(SB)/8, $0
GLOBL _rt0_amd64_lib_argv<>(SB),NOPTR, $8NOPTR 这个表示不是指针，不需要垃圾回收扫描
局部变量：其在栈帧中，不需要声明。直接依靠 offset取出使用。例如0(FP) 代表函数第一个参数，localvar0-8(SP) 函数中第一个局部变量。
2. 函数声明
格式：
TEXT pkgname·funname(SB),flag,$framesize-argsize
表示意义：
pkgname :可以省略，最好省略。不然修改包名还要级联修改；
funname: 声明的函数名
flag: 标志位，如 NOSPLIT，我们知道 Go Runtime 会追踪每个 stack 的使用情况，然后动态自增。而NOSPLIT 标志位禁止检查，节省开销，但是写程序的人要保证这个函数是安全的。
framesize: 函数栈帧大小 = 局部变量 + 调用其它函数参数空间的总大小
argsize: 一些参考资料说这里是 参数+返回值大小，但在实验中已有些许差异。这个应该和 GO 1.7 的更新有关，GO1.7 基于寄存器的调用规约 GO 1.7 的优化
- GO 1.7 之前 参数+返回值都存在栈帧中
- GO 1.7 更新后， 优先使用 9 个 通用寄存器传递参数与返回值，超出部分再存在栈中。并且寄存器中返回值会覆盖参数中的值
- 参数 + 返回值少于 9 个，argsize 值是参数的大小
- 返回值 > 9 个，argsize = 参数大小 + 返回值超出 9 个的部分
实际例子：
$ cat main.go
package main
func main() {
}
func add(a int64, b int64) int64 {
return a + b
}
$ go tool compile -S main.go
"".main STEXT nosplit size=1 args=0x0 locals=0x0 funcid=0x0
...
"".add STEXT nosplit size=4 args=0x10 locals=0x0 funcid=0x0
0x0000 00000 (main.go:6) TEXT "".add(SB), NOSPLIT|ABIInternal, $0-16
0x0000 00000 (main.go:6) FUNCDATA $0, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
0x0000 00000 (main.go:6) FUNCDATA $1, gclocals·33cdeccccebe80329f1fdbee7f5874cb(SB)
0x0000 00000 (main.go:6) FUNCDATA $5, "".add.arginfo1(SB)
0x0000 00000 (main.go:7) ADDQ BX, AX
0x0003 00003 (main.go:7) RET
...
上述例子：函数内不需存放局部变量，framesize = 0， 两个 int64 的参数，argsize = 16
3. 常见操作指令
下面介绍下常见的
1. 数据搬运
MOV指令：其后缀表示搬运长度,$NUM表示具体的数字，如下面例子
MOVB $1, DI // 1 byte, DI=1
MOVW $0x10, BX // 2 bytes, BX=10
MOVD $1, DX // 4 bytes, DX=1
MOVQ $-10, AX // 8 bytes, AX=-10LEA, 将有效地址加载到指定的地址寄存器中
// ret+24(FP) 这代表了第三个函数参数，是个地址
LEAQ ret+24(FP), AX // 把 ret+24(FP) 地址移到 AX 寄存器中2. 计算指令
ADD，SUB,IMULQ，如下面例子
ADDQ AX, BX // BX += AX
SUBQ AX, BX // BX -= AX
IMULQ AX, BX // BX *= AX- 可以利用计算指令来调整栈空间，我们知道
SP指向栈顶位置，调整SP中的值即可。
// 栈空间: 高地址向低地址
SUBQ $0x18, SP // 对 SP 做减法，为函数分配函数栈帧
ADDQ $0x18, SP // 对 SP 做加法，清除函数栈帧3. 条件跳转/无条件跳转
JMP，JZ,JLS...
// 无条件跳转
JMP addr // 跳转到地址，地址可为代码中的地址，不过实际上手写不会出现这种东西
JMP label // 跳转到标签，可以跳转到同一函数内的标签位置
JMP 2(PC) // 以当前指令为基础，向前/后跳转 x 行
JMP -2(PC) // 同上
// 有条件跳转
JZ target // 如果 zero flag 被 set 过，则跳转
JLS num // 如果上一行的比较结果，左边小于右边则执行跳到 num 地址处4. 其它
比较：
CMP, 与挑战指令搭配使用CMPQ BX, $0 // 比较与 BX 与 0 的大小 JNE 3(PC) // 左边小于右边则执行跳到当前 PC 指令后第三条指令的位置- 位运算：
AND,OR,XOR
总结
经过这篇文章，相信你已经能大致读懂一些简单的汇编程序了。这里推荐几个源代码的汇编阅读。
- Go 程序的起点：
src/runtime/asm_amd64.s中的rt0_go(SB)函数 - Go 原子包：
src/runtime/internal/atomic_amd64.s中的Case函数