Linux 下AT&T汇编语法格式简介01

一、AT&T 格式Linux 汇编语法格式

 

 

1. 在 AT&T 汇编格式中，寄存器名要加上 '%' 作为前缀；而在 Intel 汇编格式中，寄存器名不需要加前缀。例如：

    

AT&T 格式	Intel 格式
pushl %eax	push eax

1. 在 AT&T 汇编格式中，用 '$' 前缀表示一个立即操作数；而在 Intel 汇编格式中，立即数的表示不用带任何前缀。例如：

    

AT&T 格式	Intel 格式
pushl $1	push 1

1. AT&T 和 Intel 格式中的源操作数和目标操作数的位置正好相反。在 Intel 汇编格式中，目标操作数在源操作数的左边；而在 AT&T 汇编格式中，目标操作数在源操作数的右边。例如：

    

AT&T 格式	Intel 格式
addl $1, %eax	add eax, 1

1. 在 AT&T 汇编格式中，操作数的字长由操作符的最后一个字母决定，后缀'b'、'w'、'l'分别表示操作数为字节（byte，8 比特）、字（word，16 比特）和长字（long，32比特）；而在 Intel 汇编格式中，操作数的字长是用 "byte ptr" 和 "word ptr" 等前缀来表示的。例如：

    

AT&T 格式	Intel 格式
movb val, %al	mov al, byte ptr val

1. 在 AT&T 汇编格式中，绝对转移和调用指令（jump/call）的操作数前要加上'*'作为前缀，而在 Intel 格式中则不需要。

    

2. 远程转移指令和远程子调用指令的操作码，在 AT&T 汇编格式中为 "ljump" 和 "lcall"，而在 Intel 汇编格式中则为 "jmp far" 和 "call far"，即：

    

AT&T 格式	Intel 格式
ljump $section, $offset	jmp far section:offset
lcall $section, $offset	call far section:offset

1. 与之相应的远程返回指令则为：

    

AT&T 格式	Intel 格式
lret $stack_adjust	ret far stack_adjust

1. 在 AT&T 汇编格式中，内存操作数的寻址方式是

    

section:disp(base, index, scale)

1. 而在 Intel 汇编格式中，内存操作数的寻址方式为：

    

section:[base + index*scale + disp]

1. 由于 Linux 工作在保护模式下，用的是 32 位线性地址，所以在计算地址时不用考虑段基址和偏移量，而是采用如下的地址计算方法：

    

disp + base + index * scale

1. 下面是一些内存操作数的例子：

    

AT&T 格式	Intel 格式
movl -4(%ebp), %eax	mov eax, [ebp - 4]
movl array(, %eax, 4), %eax	mov eax, [eax*4 + array]
movw array(%ebx, %eax, 4), %cx	mov cx, [ebx + 4*eax + array]
movb $4, %fs:(%eax)	mov fs:eax, 4

二、Hello World!

 

 

既然所有程序设计语言的第一个例子都是在屏幕上打印一个字符串 "Hello World!"，那我们也以这种方式来开始介绍 Linux 下的汇编语言程序设计。

 

 

在 Linux 操作系统中，你有很多办法可以实现在屏幕上显示一个字符串，但最简洁的方式是使用 Linux 内核提供的系统调用。使用这种方法最大的好处是可以直接和操作系统的内核进行通讯，不需要链接诸如 libc 这样的函数库，也不需要使用 ELF 解释器，因而代码尺寸小且执行速度快。

 

 

Linux 是一个运行在保护模式下的 32 位操作系统，采用 flat memory 模式，目前最常用到的是 ELF 格式的二进制代码。一个 ELF 格式的可执行程序通常划分为如下几个部分：.text、.data 和 .bss，其中 .text 是只读的代码区，.data 是可读可写的数据区，而 .bss 则是可读可写且没有初始化的数据区。代码区和数据区在 ELF 中统称为 section，根据实际需要你可以使用其它标准的 section，也可以添加自定义 section，但一个 ELF 可执行程序至少应该有一个 .text 部分。下面给出我们的第一个汇编程序，用的是 AT&T 汇编语言格式：

 

 

例1. AT&T 格式

 

 

#hello.s     .data # 数据段声明     msg : .string "Hello, world!//n" # 要输出的字符串     len = . - msg # 字串长度     .text # 代码段声明     .global _start # 指定入口函数     _start: # 在屏幕上显示一个字符串     movl $len, %edx # 参数三：字符串长度     movl $msg, %ecx # 参数二：要显示的字符串     movl $1, %ebx # 参数一：文件描述符(stdout)     movl $4, %eax # 系统调用号(sys_write)     int $0x80 # 调用内核功能     # 退出程序     movl $0,%ebx # 参数一：退出代码     movl $1,%eax # 系统调用号(sys_exit)     int $0x80 # 调用内核功能

初次接触到 AT&T 格式的汇编代码时，很多程序员都认为太晦涩难懂了，没有关系，在 Linux 平台上你同样可以使用 Intel 格式来编写汇编程序：

 

 

例2. Intel 格式

 

 

; hello.asm     section .data ; 数据段声明     msg db "Hello, world!", 0xA ; 要输出的字符串     len equ $ - msg ; 字串长度     section .text ; 代码段声明     global _start ; 指定入口函数     _start: ; 在屏幕上显示一个字符串     mov edx, len ; 参数三：字符串长度     mov ecx, msg ; 参数二：要显示的字符串     mov ebx, 1 ; 参数一：文件描述符(stdout)     mov eax, 4 ; 系统调用号(sys_write)     int 0x80 ; 调用内核功能     ; 退出程序     mov ebx, 0 ; 参数一：退出代码     mov eax, 1 ; 系统调用号(sys_exit)     int 0x80 ; 调用内核功能

上面两个汇编程序采用的语法虽然完全不同，但功能却都是调用 Linux 内核提供的 sys_write 来显示一个字符串，然后再调用 sys_exit 退出程序。在 Linux 内核源文件 include/asm-i386/unistd.h 中，可以找到所有系统调用的定义。

 

三、Linux 汇编工具   Linux 平台下的汇编工具虽然种类很多，但同 DOS/Windows 一样，最基本的仍然是汇编器、连接器和调试器。     1.汇编器     汇编器（assembler）的作用是将用汇编语言编写的源程序转换成二进制形式的目标代码。Linux 平台的标准汇编器是 GAS，它是 GCC 所依赖的后台汇编工具，通常包含在 binutils 软件包中。GAS 使用标准的 AT&T 汇编语法，可以用来汇编用 AT&T 格式编写的程序：   [xiaowp@gary code]$ as -o hello.o hello.s     Linux 平台上另一个经常用到的汇编器是 NASM，它提供了很好的宏指令功能，并能够支持相当多的目标代码格式，包括 bin、a.out、coff、elf、rdf 等。NASM 采用的是人工编写的语法分析器，因而执行速度要比 GAS 快很多，更重要的是它使用的是 Intel 汇编语法，可以用来编译用 Intel 语法格式编写的汇编程序：   [xiaowp@gary code]$ nasm -f elf hello.asm     2.链接器     由汇编器产生的目标代码是不能直接在计算机上运行的，它必须经过链接器的处理才能生成可执行代码。链接器通常用来将多个目标代码连接成一个可执行代码，这样可以先将整个程序分成几个模块来单独开发，然后才将它们组合(链接)成一个应用程序。 Linux 使用 ld 作为标准的链接程序，它同样也包含在 binutils 软件包中。汇编程序在成功通过 GAS 或 NASM 的编译并生成目标代码后，就可以使用 ld 将其链接成可执行程序了：   [xiaowp@gary code]$ ld -s -o hello hello.o     3.调试器     有人说程序不是编出来而是调出来的，足见调试在软件开发中的重要作用，在用汇编语言编写程序时尤其如此。Linux 下调试汇编代码既可以用 GDB、DDD 这类通用的调试器，也可以使用专门用来调试汇编代码的 ALD(Assembly Language Debugger)。     从调试的角度来看，使用 GAS 的好处是可以在生成的目标代码中包含符号表(symbol table)，这样就可以使用 GDB 和 DDD 来进行源码级的调试了。要在生成的可执行程序中包含符号表，可以采用下面的方式进行编译和链接：   [xiaowp@gary code]$ as --gstabs -o hello.o hello.s     [xiaowp@gary code]$ ld -o hello hello.o     执行 as 命令时带上参数 --gstabs 可以告诉汇编器在生成的目标代码中加上符号表，同时需要注意的是，在用 ld 命令进行链接时不要加上 -s 参数，否则目标代码中的符号表在链接时将被删去。     汇编程序员通常面对的都是一些比较苛刻的软硬件环境，短小精悍的ALD可能更能符合实际的需要，因此下面主要介绍一下如何用ALD来调试汇编程序。首先在命令行方式下执行ald命令来启动调试器，该命令的参数是将要被调试的可执行程序：   [xiaowp@gary doc]$ ald hello     Assembly Language Debugger 0.1.3     Copyright (C) 2000-2002 Patrick Alken     hell ELF Intel 80386 (32 bit), LSB, Executable, Version 1 (current)     Loading debugging symbols...(15 symbols loaded)     ald>     当 ALD 的提示符出现之后，用 disassemble 命令对代码段进行反汇编：   ald> disassemble -s .text     Disassembling section .text (0x08048074 - 0x08048096)     08048074 BA0F000000 mov edx, 0xf     08048079 B998900408 mov ecx, 0x8049098     0804807E BB01000000 mov ebx, 0x1     08048083 B804000000 mov eax, 0x4     08048088 CD80 int 0x80     0804808A BB00000000 mov ebx, 0x0     0804808F B801000000 mov eax, 0x1     08048094 CD80 int 0x80     上述输出信息的第一列是指令对应的地址码，利用它可以设置在程序执行时的断点：   ald> break 0x08048088     Breakpoint 1 set for 0x08048088     断点设置好后，使用 run 命令开始执行程序。ALD 在遇到断点时将自动暂停程序的运行，同时会显示所有寄存器的当前值：   ald> run     Starting program: hello     Breakpoint 1 encountered at 0x08048088     eax = 0x00000004 ebx = 0x00000001 ecx = 0x08049098 edx = 0x0000000F     esp = 0xBFFFF6C0 ebp = 0x00000000 esi = 0x00000000 edi = 0x00000000     ds = 0x0000002B es = 0x0000002B fs = 0x00000000 gs = 0x00000000     ss = 0x0000002B cs = 0x00000023 eip = 0x08048088 eflags = 0x00000246     Flags: PF ZF IF     08048088 CD80 int 0x80     如果需要对汇编代码进行单步调试，可以使用 next 命令：   ald> next     Hello, world!     eax = 0x0000000F ebx = 0x00000000 ecx = 0x08049098 edx = 0x0000000F     esp = 0xBFFFF6C0 ebp = 0x00000000 esi = 0x00000000 edi = 0x00000000     ds = 0x0000002B es = 0x0000002B fs = 0x00000000 gs = 0x00000000     ss = 0x0000002B cs = 0x00000023 eip = 0x0804808F eflags = 0x00000346     Flags: PF ZF TF IF     0804808F B801000000 mov eax, 0x1     若想获得 ALD 支持的所有调试命令的详细列表，可以使用 help 命令：   ald> help     Commands may be abbreviated.     If a blank command is entered, the last command is repeated.     Type `help <command>'' for more specific information on <command>.     General commands     attach clear continue detach disassemble     enter examine file help load     next quit register run set     step unload window write     Breakpoint related commands     break delete disable enable ignore     lbreak tbreak     四、系统调用     即便是最简单的汇编程序，也难免要用到诸如输入、输出以及退出等操作，而要进行这些操作则需要调用操作系统所提供的服务，也就是系统调用。除非你的程序只完成加减乘除等数学运算，否则将很难避免使用系统调用，事实上除了系统调用不同之外，各种操作系统的汇编编程往往都是很类似的。     在 Linux 平台下有两种方式来使用系统调用：利用封装后的 C 库（libc）或者通过汇编直接调用。其中通过汇编语言来直接调用系统调用，是最高效地使用 Linux 内核服务的方法，因为最终生成的程序不需要与任何库进行链接，而是直接和内核通信。     和 DOS 一样，Linux 下的系统调用也是通过中断（int 0x80）来实现的。在执行 int 80 指令时，寄存器 eax 中存放的是系统调用的功能号，而传给系统调用的参数则必须按顺序放到寄存器 ebx，ecx，edx，esi，edi 中，当系统调用完成之后，返回值可以在寄存器 eax 中获得。     所有的系统调用功能号都可以在文件 /usr/include/bits/syscall.h 中找到，为了便于使用，它们是用 SYS_<name> 这样的宏来定义的，如 SYS_write、SYS_exit 等。例如，经常用到的 write 函数是如下定义的：   ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);     该函数的功能最终是通过 SYS_write 这一系统调用来实现的。根据上面的约定，参数 fb、buf 和 count 分别存在寄存器 ebx、ecx 和 edx 中，而系统调用号 SYS_write 则放在寄存器 eax 中，当 int 0x80 指令执行完毕后，返回值可以从寄存器 eax 中获得。     或许你已经发现，在进行系统调用时至多只有 5 个寄存器能够用来保存参数，难道所有系统调用的参数个数都不超过 5 吗？当然不是，例如 mmap 函数就有 6 个参数，这些参数最后都需要传递给系统调用 SYS_mmap：   void * mmap(void *start, size_t length, int prot , int flags, int fd, off_t offset);     当一个系统调用所需的参数个数大于 5 时，执行int 0x80 指令时仍需将系统调用功能号保存在寄存器 eax 中，所不同的只是全部参数应该依次放在一块连续的内存区域里，同时在寄存器 ebx 中保存指向该内存区域的指针。系统调用完成之后，返回值仍将保存在寄存器 eax 中。     由于只是需要一块连续的内存区域来保存系统调用的参数，因此完全可以像普通的函数调用一样使用栈(stack)来传递系统调用所需的参数。但要注意一点，Linux 采用的是 C 语言的调用模式，这就意味着所有参数必须以相反的顺序进栈，即最后一个参数先入栈，而第一个参数则最后入栈。如果采用栈来传递系统调用所需的参数，在执行 int 0x80 指令时还应该将栈指针的当前值复制到寄存器 ebx中。     五、命令行参数     在 Linux 操作系统中，当一个可执行程序通过命令行启动时，其所需的参数将被保存到栈中：首先是 argc，然后是指向各个命令行参数的指针数组 argv，最后是指向环境变量的指针数据 envp。在编写汇编语言程序时，很多时候需要对这些参数进行处理，下面的代码示范了如何在汇编代码中进行命令行参数的处理：     例3. 处理命令行参数   # args.s     .text     .globl _start           _start:     popl %ecx # argc           vnext:     popl %ecx # argv     test %ecx, %ecx # 空指针表明结束     jz exit           movl %ecx, %ebx     xorl %edx, %edx     strlen:     movb (%ebx), %al     inc %edx     inc %ebx     test %al, %al     jnz strlen     movb $10, -1(%ebx)           movl $4, %eax # 系统调用号(sys_write)     movl $1, %ebx # 文件描述符(stdout)     int $0x80           jmp vnext     exit: movl $1,%eax # 系统调用号(sys_exit)     xorl %ebx, %ebx # 退出代码     int $0x80     ret