算法下午茶系列-重温汇编(1)[AT&T汇编基础]
汇编在LINUX系统下的意义远远大于WINDOWS系统，LINUX内核部分代码就是汇编编写的。然后，绝大多数 Linux 程序员以前只接触过DOS/Windows 下的汇编语言，这些汇编代码都是 Intel 风格的。但在 Unix 和 Linux 系统中，更多采用的还是 AT&T 格式，两者在语法格式上有着很大的不同，因此应对AT&T汇编应有一个基本的了解和熟悉。
我们在LINUX下用C编写一段最简单的helloworld程序，命令为hello.c
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello,world\n");
exit(0);
}
然后，使用GCC编译，同时使用-s参数生成中间汇编代码，看看AT&T汇编的真实面目
gcc -S hello.c
.file "hello.c" .section .rodata .LC0: .string "hello,world" .text .globl main .type main, @function main: pushl %ebp movl %esp, %ebp andl $-16, %esp subl $16, %esp movl $.LC0, (%esp) call puts movl $0, (%esp) call exit .size main, .-main .ident "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3" .section .note.GNU-stack,"",@progbits
汇编器（assembler）的作用是将用汇编语言编写的源程序转换成二进制形式的目标代码。Linux 平台的标准汇编器是 GAS，它是 GCC 所依赖的后台汇编工具，通常包含在 binutils 软件包中。
AT&T汇编主要有以下特点：
1、在 AT&T 汇编格式中，寄存器名要加上 '%' 作为前缀。
如：
把eax寄存器的内容复制到ebx中
movl %eax,%ebx
2、用 '$' 前缀表示一个立即操作数。
如：将1复制到eax中
movl $1, %eax
3、目标操作数在源操作数的右边
movl %eax,%ebx
eax是源操作数，ebx是目标操作数
4、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）
比如:
movl对32位进行操作，将eax寄存器32位的内容复制到ebx中
movl %eax, %ebx
movw对16位进行操作，将ax寄存器的内容复制到bx中
movw %ax, %bx
movb对8位进行操作，将al寄存器的内容复制到bl中
movb %al, %bl
我们再以入栈为例:
pushl %ecx # 32位ecx的内容入栈
pushw %cx # 16位ecx的内容入栈
pushl $180 # 80做为一个32位整数入栈
pushl data # data变量内容入栈，长度为32位
pushl $data # 这一个操作很特别，在变量前面加上$表示取变量的地址，这是将data变量的地址入栈
5、在 AT&T 汇编格式中，绝对转移和调用指（jump/call）的操作数前要加上'*'作为前缀
6、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
我们从生成的中间代码可以看出这几个特点。
我们再来看一段用AT&T汇编编写的helloworld程序
.section .data#初始化的变量
output:
.ascii "hello,world\n"
#要打印的字符串，.data为初始化值的变量。output是标签，指示字符串开始的位置，ascii为数据类型
.section .bss#未初始化的变量，由0填充的缓冲区
.lcomm num,20
#lcomm为本地内存区域，即本地汇编外的不能进行访问。.comm是通用内存区域。
.section .text#汇编语言指令码
.globl _start#启动入口
_start:
movl $4,%eax#调用的系统功能,4为write
movl $output,%ecx#要打印的字符串
movl $1,%ebx#文件描述符，屏幕为1
movl $12,%edx#字符串长度
int $0x80#显示字符串hello,world
movl $0,%eax
movl $num,%edi
movl $65,1(%edi)#A 的ascii
movl $66,2(%edi)#B 的ascii
movl $67,3(%edi)#C 的ascii
movl $68,4(%edi)#D 的ascii
movl $10,5(%edi)#\n的ascii
movl $4,%eax#调用的系统功能,4为write
movl $num,%ecx#要打印的字符串
movl $1,%ebx#文件描述符，屏幕为1
movl $6,%edx#字符串长度
int $0x80#显示字符串ABCD
movl $1,%eax#1为退出
movl $0,%ebx#返回给shell的退出代码值
int $0x80#内核软中断，退出系统
我们对上面这段汇编代码的结构和内容进行解说：
1、.section .data段存放着初始化的变量， .section .bss段存放着未初始化的变量
2、变量的定义采用以下格式：
变量名：
变量类型 变量值
上面代码中的output变量就是这么定义的
output:
.ascii "hello,world\n"
下面例子定义了多个变量
.section .data
msg:
.ascii “This is a text”
x:
.double 109.45, 2.33, 19.16
y:
.int 89
z:
.int 21, 85, 27
.equ a 8
其中，msg为字符符，x为双精度符点数，y和z为整数，a是一个特别的定义，它的是一个静态变量的定义，使用.equ 变量名 变量值来实现
变量的类型有以下几种：
.ascii 文本字符串
.asciz 以NULL结束的文本字符串
.byte 字节值
.double 双精度符点数
.float 单精度符点数
.int 32位整数
.long 32位整数
.octa 16位整数
.quad 8位整数
.short 16位整数
.single 单精度符点数
此外，AT&T汇编经常会涉及字节顺序反转，比较加载，交换,压入弹出所有寄存器等操作，以下例子涉及了这些操作，
每行代码都有详细的注释。
.section .text data: .byte 0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01#8字节 .globl main main: movl $0x12345678,%edx bswap %edx#反转字符顺序 ,结果为0x87654321 movl %edx,%eax movl $1,%ebx xadd %ebx,%eax#交换%eax和%ebx的值，并相加，结果放在目标位置%eax cmpxchg %edx,%ebx#如果目标操作数%ebx等于%eax、16位是ax,8位是al，则把源操作数%edx的值加载到%eax中、16位 #是ax,8位是al，如果不等，则把目标操作数%ebx加到源操作数%edx加载到%eax中、16位是ax,8位是al movl $2,%edx#高位 movl $3,%eax#低位 cmpxchg8b data#如果%edx:%eax组成的8字节值与目标值data匹配，则把%edx:%eax组成的8字节值传送到目标内存位置 #，否则将目标值data加载到%edx:%eax pushad popad #pusha/popa 压入弹出所有16位通用寄存器 #pushad/popad 压入弹出所有32位通用寄存器 #pushf/popf 压入弹出EFLAGS寄存器的低16位 #pushf/popf 压入弹出EFLAGS寄存器的全部32位
AT&T汇编关于地址和取地址操作的示例代码如下：
.section .data
mynum:
.int 8
mygs:
.asciz "%x----%x----%x\n"
.section .text
.globl main
main:
leal mynum,%eax #将mynum地址复制到%eax
movl (%eax),%ebx#将%eax内地址所指内容复制到%ebx
movl mynum,%ecx#将mynum内容复制到%ecx中
push %ecx
push %ebx
push %eax
push $mygs
call printf
push $0
call exit
乘法和除法操作如下：
.section .data
.section .text
.globl main
main:
movl $2,%eax
movl $5,%ebx
mul %ebx#%eax*%ebx->%eax，无符号乘法
movl $-2,%eax
movl $5,%ebx
imul %ebx#%eax*%ebx->%eax，有符号乘法
#除法使用dev和idev(有符号)
引用来源：
1、http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-assembly/
扩展阅读：
《Professional Assembly Language》 作者: Richard Blum
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