NASM汇编教程翻译01 第一讲 Hello, World!

原创 已于 2022-09-13 17:28:20 修改 · 1.5k 阅读 · 12 ·
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#汇编语言

于 2022-09-13 17:17:04 首次发布
这篇博客介绍了如何使用NASM汇编语言在Linux环境下实现系统调用来输出'Hello World!'。通过将字符串长度、内存地址和系统调用号填入特定寄存器，并调用INT命令中断，我们可以利用sys_write系统调用将消息写入标准输出。在执行汇编程序后，尽管会遇到Segmentation fault错误，但过程展示了基本的系统调用原理。

英文原版地址：NASM Assembly Language Tutorials - asmtutor.com

背景知识

汇编语言是基础的。程序员在硬件上拥有的唯一接口是内核本身。为了使用汇编构建有用的程序，我们需要使用内核提供的linux系统调用。这些系统调用是内置在操作系统中的库，提供例如从键盘读取和输出到屏幕的函数。

当你调用一个系统调用，内核将立即暂停你的程序的执行。它将联系必要的驱动需要在硬件上执行你请求的任务然后将控制权还给你的程序。

注：驱动被叫做驱动是因为内核真的用它们去驱动硬件

通过将想要执行的函数号（操作码）存入到EAX寄存器以及将想传给系统调用的参数填充到剩余的寄存器，我们可以在汇编中完成系统调用。一个软件被请求INT命令中断，内核接管然后使用我们的参数从库调用函数。

举个例子，请求一个中断，当EAX寄存器为1时，将调用sys_exit，当EAX寄存器为4时将调用sys_write代替。如果函数需要，EBX，ECX和EDX将作为参数传递。

写代码

首先，我们在 .data 段创建一个变量 'msg' ，在本例中指定它为我们想输出的字符串'Hello World!'。在我们的代码段，我们通过提供一个全局标记 _start 表示程序的入口点，告诉内核从哪开始执行。

我们将使用系统调用sys_write来输出我们的消息到控制台窗口。这个函数在linux系统调用表中的操作码被分配为4。这个函数也带有三个参数，在请求中断来执行任务之前，将它们有序的存入EDX，ECX和EBX三个寄存器中。

传递的参数如下：

  • EDX将被存入字符串的长度（比特数）

  • ECX将被存入我们在 .data 段创建的变量的地址

  • EBX将被存入饿哦们想写入的文件（在本例中为标准化输出STD

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目录 前言i 第1章简介1 1.1 数制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.1 十进制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.2 二进制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1.3 十六进制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 计算机结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.1 内存. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.2 CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.3 CPU 80x86系列. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.4 8086 16位寄存器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.5 80386 32位寄存器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.6 实模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.7 16位保护模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.8 32位保护模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.9 中断. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 汇编语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 机器语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2 汇编语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.3 指令操作数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.4 基本指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.5 指示符. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.6 输入和输出. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3.7 调试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4 创建一个程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4.1 第一个程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.2 编译器依赖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4.3 汇编代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4.4 编译C代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4.5 连接目标文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.6 理解一个汇编列表文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 4 目录 1.5 骨架文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 第2章基本汇编语言23 2.1 整形工作方式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.1 整形表示法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.2 正负号延伸. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.1.3 补码运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.1.4 程序例子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.1.5 扩充精度运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2 控制结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.2.1 比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.2.2 分支指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.2.3 循环指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3 翻译标准的控制结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3.1 If语句. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.3.2 While循环. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3.3 Do while循环. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.4 例子:查找素数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 第3章位操作41 3.1 移位操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.1 逻辑移位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.2 移位的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1.3 算术移位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1.4 循环移位. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1.5 简单应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.2 布尔型按位运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.2.1 AND运算符. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.2.2 OR运算符. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.2.3 XOR运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.2.4 NOT运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.2.5 TEST指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.2.6 位操作的应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3 避免使用条件分支. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4 在C中进行位操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.4.1 C中的按位运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.4.2 在C中使用按位运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.5 Big和Little Endian表示法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.5.1 什么时候需要在乎Little和Big Endian . . . . . . . . . 52 3.6 计算位数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.6.1 方法一. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.6.2 方法二. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.6.3 方法三. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 目录5 第4章子程序57 4.1 间接寻址. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 子程序的简单例子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3 堆栈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.4 CALL和RET指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 4.5 调用约定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.5.1 在堆栈上传递参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.5.2 堆栈上的局部变量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.6 多模块程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.7 C与汇编的接口技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.7.1 保存寄存器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.7.2 函数名. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.7.3 传递参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.7.4 计算局部变量的地址. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.7.5 返回值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.7.6 其它调用约定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.7.7 样例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.7.8 在汇编程序中调用C函数. . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.8 可重入和递归子程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.8.1 递归子程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.8.2 回顾一下C变量的储存类型. . . . . . . . . . . . . . . 79 第5章数组83 5.1 介绍. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.1.1 定义数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.1.2 访问数组中的元素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 5.1.3 更高级的间接寻址. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.1.4 例子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.1.5 多维数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.2 数组/串处理指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.2.1 读写内存. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.2.2 REP前缀指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.2.3 串比较指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.2.4 REPx前缀指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.2.5 样例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 第6章浮点103 6.1 浮点表示法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.1.1 非整形的二进制数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.1.2 IEEE浮点表示法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 6.2 浮点运算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 6.2.1 加法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6.2.2 减法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 6 目录 6.2.3 乘法和除法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.2.4 分支程序设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.3 数字协处理器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.3.1 硬件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.3.2 指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 6.3.3 样例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.3.4 二次方程求根公式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.3.5 从文件中读数组. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.3.6 查找素数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 第7章结构体与C++ 127 7.1 结构体. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 7.1.1 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 7.1.2 内存地址对齐. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 7.1.3 位域s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 7.1.4 在汇编语言中使用结构体. . . . . . . . . . . . . . . . 132 7.2 汇编语言和C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 7.2.1 重载函数和名字改编. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 7.2.2 引用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 7.2.3 内联函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.2.4 类. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 7.2.5 继承和多态. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 7.2.6 C++的其它特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 附录A 80x86指令155 A.1 非浮点指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 A.2 浮点数指令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 索引163
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