我正在尝试编写引导加载程序。我想编译一些 C 代码，以便引导加载程序可以将其加载到内存中并跳转到那里。
我有两个问题：
【问题讨论】：
标签： c gcc assembly x86 bootloader
您可以使用链接器脚本使用 gcc 链接器创建普通二进制文件。 关键是 OUTPUT_FORMAT(binary) 指令：
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FILE: linker.ld
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OUTPUT_FORMAT(binary)
SECTIONS {
.text : { *(.text) }
.data : { *(.data) }
.bss : { *(.bss) }
}
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我在 makefile 中调用链接器如下（而 linker.ld 是链接器脚本文件）：
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ld -T linker.ld loaderEntry.o loaderMain.o -o EOSLOAD.BIN -L$(lib) -lsys16
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我已经编译了目标代码
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gcc -nostdinc -nostdlib -ffreestanding -c <code files> -o theObjectCode.o
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为了摆脱不能在 16 位模式下工作的标准库。
对于握手 MBR 加载程序和引导加载程序，我使用了以下 loaderMain.S gcc 汇编代码（如上所示，loaderMain.o 必须是传递给链接器的第一个文件，位于地址偏移 0x0000 处）。 我使用 -code16gcc 指令来生成 16 位代码。 但是，生成的代码可能无法在旧的 x86 机器上运行，因为我使用了不兼容的 仅适用于较新型号的代码指令（%esp、$ebp、leave 等）。
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FILE: loaderEntry.S
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.text
.code16gcc
// the entry point at 0x9000:0x0000 // this is where I did a far call to by the MBR
.globl loaderMain // loader C entry function name declaration
push %cs // initialize data segments with same value as code segment
pop %ax // (I managed only tiny model so far ...)
movw %ax, %ds
movw %ax, %es
movw %ax, %fs
movw %ax, %gs
movw %ax, %ss // initialize stack segment with same value as code segment
movl $0xffff, %esp // initialize stack pointers with 0xffff (usage of extended (dword) offsets does not work, so we're stuck in tiny model)
movl %esp, %ebp
call loaderMain // call C entry function
cli // halt the machine for the case the main function dares to return
hlt
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汇编代码调用一个已在 C 语言文件 loaderMain.c 中定义的符号。 为了生成 16 位模式兼容代码，您必须在您使用的每个 C 文件的第一行代码之前声明使用 16 位指令集。这只能通过内联汇编指令 AFAIK 来完成：
asm(".code16gcc\n"); // use 16bit real mode code set
/* ... some C code .. */
// ... and here is the C entry code ... //
void loaderMain() {
uint cmdlen = 0;
bool terminate = false;
print(NL);
print(NL);
print("*** EOS LOADER has taken over control. ***\r\n\r\n");
print("Enter commands on the command line below.\r\n");
print("Command are executed by pressing the <ENTER> key.\r\n");
print("The command \'help\' shows a list of all EOS LOADER commands.\r\n");
print("HAVE FUN!\r\n");
print(NL);
while (!terminate) {
print("EOS:>");
cmdlen = readLine();
buffer[cmdlen] = '\0';
print(NL);
terminate = command();
}
shutdown();
}
到目前为止，我只能编写纯 C 代码 - 到目前为止，我还没有成功编写 C++ 代码， 我只设法产生了微小的内存模型（意味着 CS、SS、DS 和 ES 都是一样的）。 gcc 仅使用偏移量作为指针地址，因此如果没有额外的汇编代码似乎很难克服内存模型问题。 （虽然我听说有人在 gcc 中解决了这个问题）
调用约定是最后一个参数首先被压入堆栈，并且似乎所有值都是双字对齐的。下面贴出可以在 .code16gcc C 代码中调用的汇编代码示例：
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.text
.code16gcc
.globl kbdread // declares a global symbol so that the function can be called from C
.type kbdread, @function // declares the symbol as a function
kbdread: // the entry point label which has to the same as the symbol
// this is the conventional stack frame for function entry
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
// memory space for local variables would be allocated by decrementing the stack pointer accordingly
// the parameter arguments are being addressed by the base pointer which points to the same address while bein within the function
pushw %ds // I'm paranoid, I know...
pushw %es
pushw %fs
pushl %eax
pushl %ebx
pushl %ecx
pushl %edx
pushl %esi
pushl %edi
xorl %eax, %eax // calls the keyboard interrupt in order to read char code and scan code
int $0x16
xorl %edi, %edi
movl 8(%ebp), %edi // moves the pointer to the memory location in which the char code will be stored into EDI
movb %al, (%edi) // moves the char code from AL to the memory location to which EDI points
xorl %edi, %edi // paranoid again (but who knows how well the bios handles extended registers??)..
movl 12(%ebp), %edi // moves the pointer to the memory location in which the scan code will be stored into EDI
movb %ah, (%edi) // moves the scan code from AH to the memory location to which EDI points
popl %edi // restoring the values from stack..
popl %esi
popl %edx
popl %ecx
popl %ebx
popl %eax
popw %fs
popw %es
popw %ds
leave // .. and the conventional end frame for functions.
ret // be aware that you are responsible to restore the stack when you have declared local variables on the stack ponter.
// the leave instruction is a convenience method to do that. but it is part of not early X86 instruction set (as well as extended registers)
// so be careful which instruftion you actually use if you have to stay compatible with older computer models.
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顺便说一句，函数的 C 头声明如下所示：
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void kbdread(char* pc, (unsigned char)* psc);
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希望这对您有所帮助。干杯。
【讨论】：
根据您之前的问题，我假设您想为现代 x86 机器（即 386 或更高版本）创建引导加载程序。
在实模式下，默认操作数和地址大小为 16 位。不幸的是，GCC 无法生成 16 位 x86 汇编代码。但是，通过将指令.code16gcc 放在每个文件的顶部，您可以告诉as 使用将覆盖地址和操作数大小的指令前缀。这些前缀在Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual Volume 1的第 3.3.5 节中有更详细的描述。
有关.code16gcc 的更多信息，请访问here。请注意，本手册是 2003 年的，.code16gcc 不再是实验性的，或者至少足够稳定以供 Linux 使用。
由于 gcc 不知道汇编代码调用约定将保持不变。 Here 是一个 ld 脚本，可用于生成引导加载程序。
【讨论】：
8086 是 x86。 8088/86 使用了不同的型号，小型、中型、大型、巨大。并且根据模型，您可能/将会在堆栈上获得差异。大/大返回地址是段和偏移量，其中小的返回地址只是偏移量（例如，导致整个堆栈设置发生变化）。 Carl 已经提到了堆栈的宽度。
编译和反汇编几个简单的例子，这应该会变得很明显。如果 gcc 不做非平面目标，那么也许试试 djgpp。或 watcom 或 borland（免费）。
【讨论】：
objcopy 从链接对象中获取原始二进制数据。您可能也想查看linker scripts。【讨论】：