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彙編語言程序由定義好的段構成,每個段有各自的目的。三個最常用的的段如下:數據段、bss段、文本段。文本段是可執行程序內聲明指令碼的地方,所有彙編程序都必須有文本段,數據段和bss段是可選的,但是在程序中經常使用。數據段聲明帶有初始值的變量,bss段聲明使用0值初始化的數據元素,這些元素常用作彙編程序的緩衝區。下圖為彙編語言程序的佈局。
GNU彙編器使用.section命令語句聲明段。.section語句只有一個參數——段類型。上圖的佈局是彙編程序安排段的一般方式。bss段總是在文本段之前,數據段可以在文本段之後,但將其放在前面更容易閱讀和理解。
如其它高級語言一樣,彙編語言程序在鏈接為可執行程序時,鏈接器必須要知道程序中的起點是什麼,就像c語言中的main函數一樣。GNU彙編器使用一個默認標籤_start作為應用程序的入口點,如果鏈接器找不到這個標籤就會生成錯誤消息。如果編寫被外部彙編語言或C語言程序使用的一組工具,需要使用.globl命令聲明每個函數段標籤,.globl命令是聲明外部程序可以訪問的程序標籤。所以,一般編寫彙編語言的基礎模板是這樣的:
.section.data
<此處為初始化變量>
.section.bss
<此處為未初始化的變量>
.section.text
.globl _start
_start:
<此處為指令碼>
有了模板之後就可以開始創建彙編語言程序,我們也像學習高級語言一樣,從最簡單的程序開始。
編寫彙編語言主要工作在編寫.text部分,該部分主要編寫要實現應用程序的指令碼。彙編語言允許程序員使用助記符表示指令碼,助記符使程序員可以使用英語樣式的詞表示各個指令碼,彙編器可以很容易地把彙編語言助記符轉換為原始指令碼。這樣使得彙編程序員不必瞭解指令碼每個字節表示什麼,子需要使用更加容易記憶的助記符(如push、mov、sub、call)來表示指令碼。比如下面這個指令碼例子:
55
89 E5
83 EC 08
C7 45 FC 01 00 00 00
83 EC 0C
6A 00
E8 D1 FE FF FF
可以寫為如下的彙編代碼:
push %ebp
mov %esp, %ebp
sub $0x8, %esp
movl $0x1, -4(%ebp)
sub $0xc, %esp
push $0x0
call 8048348
- 數據段
- 和高級語言一樣,編寫彙編語言程序都需要管理某種類型的變量,在彙編語言中數據段和bss段都提供了定義變量的方法。數據段是最常見的定義變量的位置。 在數據段中定義變量需要兩個語句:一個符號、一個命令。 符號類似於C語言程序中變量的名稱,它只是彙編器試圖訪問內存位置時用作引用指針的一個位置。
命令實現為符號引用的數據元素保留多少字節,類似於高級語言指定數據類型。彙編語言使用如下的命令:.ascii、.asciz、.byte、.double、.float、.int、.long、.octa、.quad、.short、.single。例如定義變量如下:
.section .data
msg:
.ascii “This is a test message”
數據段主要用於定義變量數據,不過也可以使用命令.equ定義靜態數據符號,類似於高級語言的定義常量。例如:
.equ var 3
引用靜態數據時,需要在變量名稱前加$符號,比如把var的值傳送到EAX寄存器:
movl $var, %eax
- bss段
- 在bss段中定義數據元素和在數據段中定義有些不同,不需要指定特定數據類型。
GNU彙編器使用兩個命令聲明緩衝區,.comm命令聲明未初始化的數據的通用內存區域;.lcomm命令聲明未初始化的數據本地通用內存區域,該區域不允許從本地彙編代碼之外進行訪問。其使用格式為:
.comm symbol, length
symbol是賦給內存區域的符號,length是內存區域中包含的字節數量。
在bss段中聲明數據的一個好處是數據不包含在可執行程序中,在數據段中定義數據必須包含在可執行程序中。
下面來看看彙編語言的hello world 程序:
#hello.s sample program to print hello world information
.section .data #數據段聲明
msg:
.ascii "hello world!\n" #要輸出的字符串
len=.-msg #字符串長度
.section .text #代碼段聲明
# .global main
# main:
.global _start #指定入口函數
_start: #函數在屏幕上輸出hello world!
movl $len, %edx #第三個參數: 字符串長度
movl $msg, %ecx #第二個參數: hello world!字符串
movl $1, %ebx #第一個參數: 輸出文件描述符
movl $4, %eax #系統調用號sys_write
int $0x80 #調用內核功能
#下面為退出程序代碼
movl $0, %ebx #第一個參數: 退出返回碼
movl $1, %eax #系統調用sys_exit
int $0x80 #調用內核功能
編譯執行結果如下:
$ as -o hello.o hello.s
$ ld -o hello hello.o
$ ./hello hello world!$
Linux 下的系統調用是通過中斷(int 0x80)來實現的。在執行 int 0X80 指令時,寄存器 eax 中存放的是系統調用號,而傳給系統調用的參數則必須按順序放到寄存器 ebx,ecx,edx,esi,edi 中,當系統調用完成之後,返回值可以在寄存器 eax 中獲得。系統調用號4對應的函數調用是 sys_write,在應用上其函數定義如下: ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count); 參數 fd、buf 和 count 分別存在寄存器 ebx、ecx 和 edx 中,而系統調用號 SYS_write 則放在寄存器 eax 中,當 int 0x80 指令執行完畢後,返回值可以從寄存器 eax 中獲得。
注意,如果使用gcc編譯的話有一個問題,gcc查找main標籤而不是_start標籤,所以把程序中的_start改為main直接使用gcc編譯鏈接就沒有問題了。