最基本的x86加法程序

Question

我编写了以下基本程序来添加两个数字，1+2，如下：

.globl main

main:

    # put 1 (1 byte int/char) into accumulator register
    mov     $1,     %eax

    # add 2 (1 byte int/char), storing result in accumulator
    add     $2,     %eax

    # move the result of the accumulator into Data register (input/output)
    mov     %eax,   %edx

    ret

编译后，它会返回预期的输出：

$ gcc d.s -o d2.out && ./d2.out; echo $?
3

我有几个关于这个程序的问题：

• 这或多或少是一个 OK 程序，还是我误用了任何操作等？
• 程序集文件是否总是必须有一个globl 函数，例如main，或者它是否可以，例如，删除main / .globl main 部分，然后“逐行运行代码”行”？
• 最后，查找操作码的最佳资源是什么？我倾向于用谷歌搜索这些，它会返回不同的结果：如果有像 Python docs 这样的标准资源会很好，我可以在其中添加一个页面的书签并在那里查看所有内容。

Answer 1

mov 到 EDX 是没有意义的，返回值寄存器是 AL / AX / EAX / RAX / RDX:RAX 对于 x86-64 上从 1 字节到 16 字节的宽度。 EDX 或 RDX 仅用于宽返回值，太宽而无法放入 RAX。 （或者在 32 位模式下，在 EDX:EAX 寄存器对中返回 64 位值，因为没有 RAX。）

这适用于所有标准 x86 32 位和 x86-64 调用约定，包括 GNU/Linux 上使用的 i386 和 x86-64 System V ABI。

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如果您正在编写 main，或者您想从另一个文件调用的任何函数，它必须是 .globl 符号。（除非您使用 .include "foo.s" 而不是单独构建+链接。）这就是使它在符号表中可见的原因，以便链接器解析对它的引用。例如来自_start 的已编译代码中的call main，crt0.o 或其他内容，如果您运行gcc -v foo.S，您可以看到gcc 链接。 （这是一个过度简化；glibc 的 _start 实际上将 main 的地址作为 arg 传递给 __libc_start_main，它位于 libc.so.6 中，所以有一些来自 libc 的代码在 main 之前运行。参见 Linux x86 Program Start Up or - How the heck do we get to main()? )

如果您要在没有 CRT 的情况下制作静态可执行文件（定义 _start 而不是 main 并进行自己的 exit_group 系统调用），您可以只需将指令放入文件中，然后让链接器 (ld) 选择 .text 部分的顶部作为 ELF 入口点，如果它没有找到 _start 符号。 （使用readelf -a a.out 来查看此类信息。）

如果您只打算在 GDB 下运行该程序以单步执行一些您感兴趣的指令，您甚至可以省略 exit-cleanly 部分。 （为此，使用 GDB 的 starti 命令在第一条用户空间指令之前使用临时断点运行，因此您不必通过绝对地址手动设置断点（因为没有符号）。）

$ cat > foo.S
mov $1 + 2, %edi     # do the math at assemble time
mov $231, %eax         # _NR_exit_group
syscall

$ gcc -static -no-pie -nostdlib foo.S      # like as + ld manually
/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000401000

$ ./a.out ; echo $?
3

$ strace ./a.out
execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7ffe0706a3c0 /* 54 vars */) = 0
exit_group(3)                           = ?
+++ exited with 3 +++

如果您的系统是 32 位的，那么 as 默认为 32 位模式，请使用 32 位 int $0x80 和不同的寄存器。

最后，查找操作码的最佳资源是什么？

我通常将浏览器选项卡打开到https://www.felixcloutier.com/x86/，这是英特尔第 2 卷手册的 HTML 抓取。 original PDF 有一些关于如何阅读条目的介绍章节，所以如果您发现任何符号混淆，请查看。英特尔手册中有一些旧版的遗漏了 SIMD 指令，所以这对我来说毫无用处，但也许是初学者想要的。

其他资源链接自x86 tag wiki，包括http://ref.x86asm.net/coder64.html，它是按操作码而非助记符组织的，并有快速参考列提醒您指令是否读取或修改FLAGS，如果是，是哪个，以及类似的东西。

Answer 2

这或多或少是一个好的程序，还是我误用了任何操作等？

首先，是的。

然而，汇编就是为了效率，所以最后一条语句是不必要的：

mov     %eax,   %edx

汇编文件是否总是必须有一个全局函数，例如 main

不一定。例如，它可以是您可以从 C/C++ 代码调用的其他函数。但是，如果您想从中生成可执行文件，则需要 main 或 _start 如果您使用 ld 作为链接器。

“逐行运行代码”？

为此，您需要一个调试器。如果您想学习汇编，这将是最重要的。你会想看看寄存器，看看值是如何变化的，标志发生了什么等等。我给了一个answer，它解释了一点关于如何设置调试器和单步调试你的代码。与gcc 组装时，您需要-g 标志来调试您的代码。

一个基本的例子：

1. 用-g编译

gcc -g file.s -o file

1. 以tui 模式启动gdb。

> gdb --tui ./file
> start           # this will automatically start the program and break at main:
> layout regs     # show registers at the top (you will need this a lot)
> n               # next instruction
> si              # step into, when you use functions, si into function

在gdb中按回车会自动再次执行上一条命令。这将使您不必一遍又一遍地输入n。更多命令：

> b 2      # break at line 2
> b func   # break at label func
> b main   # break at main

> print/x  $eax  # print value in eax in hex form, there are other /format specifiers, print/d (decimal), print/s string, print/t (binary)
> x/s $eax    # print string pointed to by eax

> info frame   # look at the current stack frame

这些是您需要的最常见的说明。您可以键入help command_name 以获取有关命令的更多信息。并且有各种备忘单等可以帮助您解决这个问题。

如果你愿意，你也可以得到一个 gui，我个人不太喜欢它们。结帐 Nemiver，这非常好。 gdbgui 可以使用 pip 进行设置，但它对于调试 asm 并不是很好，因为看寄存器很痛苦。我最喜欢 ddd，但它的 gui 是 1970 年代的所以...

最后，查找操作码的最佳资源是什么？

最好的资源是英特尔手册，但是如果您刚刚开始阅读，它们可能有点难以阅读。我会推荐Felix Cloutier's x86 asm reference。 x86标签wiki中有很多信息和参考的东西。

您可能还想阅读Calling Conventions for Linux 和查找Linux Syscalls，您将非常需要这些内容。如果您打算编程或只是想了解更多关于计算机的知识，我强烈建议您阅读Programming from the Ground Up 这本书，该书可免费获得并使用 AT&T 风格的程序集。然而它有点过时了，所以你必须用谷歌搜索。它有一个包含常见 x86 指令的附录，非常有帮助。