汇编

存储程序计算机
图灵机
冯诺依曼机
运算器、控制器、存储器、输入和输出设备

CPU由运算器（算术逻辑单元ALU），控制器和寄存器组成
寄存器程序计数器PC，在IA32(x86-32)中是EIP，指示要执行的下一条指令在存储器中的地址

x86-32汇编

通用寄存器
4个数据寄存器EAX,EBX,ECX,EDX
2个指针寄存器ESP,EBP
2个变址和指针寄存器ESI,EDI
控制寄存器
1个指令指针寄存器EIP
1个标志寄存器EFlags
段寄存器
6个段寄存器CS,ES,SS,DS,FS,GS

32位数据寄存器更具通用性，可以暂存数据，如ALU的运算结果，还可以作为指针寄存器
代码段寄存器CS，指令存储在代码段中，使用CS:EIP指明指令地址
堆栈段寄存器SS，每个进程都有内核态堆栈和用户态堆栈

寻址方式和汇编指令
汇编指令包括操作码和操作数

操作码，即汇编指令
movb, movw, movl, movq

操作数

立即数
即常数，如$8
寄存器数
如%eax
存储器引用

寻址方式

寄存器寻址register
操作的是寄存器，不与内存交互，如movl %eax, %edx
立即寻址immediate
$符号后跟一个数值，如movl $0x123, %edx
直接寻址direct
直接用数值表示内存地址，如movl 0x123, %edx
间接寻址indirect
寄存器加个小括号，表示寄存器中存储的是内存地址，如move (%ebx), %edx
变址寻址displaced
在原地址上加一个立即数，如movl 4(%ebx), %edx

AT&T格式汇编，也是Linux内核使用的汇编格式
一般全是大写字母的为Intel汇编，全是小写字母的是AT&T汇编
pushl/popl
call/ret

pushl %eax
将EAX寄存器值压栈，实际上做了两个动作
subl $4, %esp
movl %eax, (%esp)
堆栈是向低地址增长的，所以用subl指令

popl %eax
从堆栈栈顶取一个存储单元放入EAX寄存器，实际上做了两个动作
movl (%esp), %eax
addl $4, %esp

call 0x12345
实际上做了两个动作，将EIP压栈，并将地址0x12345传入EIP寄存器，由硬件一次性完成

ret
将堆栈栈顶的一个存储单元放入EIP寄存器，该动作由硬件一次性完成

存储程序
函数调用堆栈
中断

ESP堆栈寄存器
EBP基址寄存器
x86体系结构，堆栈空间是从高地址向低地址增长的，即向上增长
堆栈操作push/pop

在函数传递返回值时，通过EAX寄存器来保存返回值，若有多个返回值，EAX返回内存地址
堆栈提供局部变量的空间，编译器会预留足够的栈空间以保存局部变量，但是早期编译器并没有这么做，而是要求局部变量声明在函数体前面
通过堆栈传递参数的方法是从右向左以此压栈，如形参的压栈顺序

C语言内嵌汇编

__asm__ __volatile__(
    汇编语句模板:
    输出部分:
    输入部分:
    破坏描述部分:
);

示例代码

#include<stdio.h>
int main(){
    /* val1 + val2 = val3 */
    unsigned int val1= 1;
    unsigned int val2= 2;
    unsigned int val3= 0;
    printf("val1:%d, val2:%d, val3:%d\n", val1, val2, val3);
    asm volatile(
        "movl $0, %%eax\n\t" // clear %eax
        "addl %1, %%eax\n\t" // %eax+= val1
        "addl %2, %%eax\n\t" // %eax+= val2
        "movl %%eax, %0\n\t" // val2= %eax
        : "=m" (val3)        // =m mean only write output memory variable
        : "c" (val1), "d" (val2) // input c or d mean %ecx/%edx
    );
    printf("val1:%d + val2:%d = val3:%d\n", val1, val2, val3);

    return 0;
}

__asm__是gcc关键字asm的宏定义，是内嵌汇编关键字
__volatile__是gcc关键字volatile的宏定义，告诉编译器不要优化代码

内嵌汇编的寄存器前有两个%，一个%加一个数字表示第二部分输出，第三部分输入或第四部分破坏描述
%1指的是val1，用c修饰，即存入ECX寄存器
%2指的是val2，用d修饰，即存入EDX寄存器
%0指的是val3，用=m修饰，即写入内存变量

内嵌汇编语法

内嵌汇编常用的修饰限定符

通用寄存器

限定符	说明
`a`	EAX寄存器
`b`	EBX寄存器
`c`	ECX寄存器
`d`	EDX寄存器
`s`	ESI寄存器
`D`	EDI寄存器
`q`	将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx中的一个
`r`	将输入变量放入eax,ebx,ecx,esi,edi中的一个
`A`	将eax和edx合成为一个64位寄存器

内存

限定符	说明
`m`	内存变量
`o`	操作数为内存变量，寻址方式是偏移量寻址
`v`	操作数为内存变量，寻址方式不是偏移量寻址
`.`	操作数为内存变量，寻址方式是自动增量
`p`	操作数是一个合法的内存地址

寄存器或内存

限定符	说明
`g`	将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx中的一个或作为内存变量
`x`	操作数可以是任何类型

立即数

限定符	说明
`i`	0~31之间的立即数，用于32位移位指令
`J`	0~63之间的立即数，用于64位移位指令
`N`	0~255之间的立即数，用于`out`指令
`l`	立即数
`n`	立即数，有些系统不支持除字以外的立即数，这些系统应该使用`n`

浮点数

限定符	说明
`f`	浮点数
`t`	第一个浮点寄存器
`u`	第二个浮点寄存器
`G`	标准的80387浮点常数
`%`	该操作数可以和下一个操作数交换位置

示例

int main(){
    int input, output, temp;
    intput= 1;
    __asm__ __volatile__(
        "movl $0, %%eax;\n\t"
        "movl %%eax, %1;\n\t"
        "movl %2, %%eax;\n\t"
        "movl %%eax, %0;\n\t"
        : "=m" (output), "=m" (temp)
        : "r" (input)
        : "eax"
    );
    printf("%d, %d\n", temp, output);

    return 0;
}

破坏描述部分"eax"，表示EAX寄存器会被改动

posted @ 2024-12-05 13:10 sgqmax 阅读(40) 评论(0) 收藏举报

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