【linux】masm汇编系统调用说明
写在前面的话
高级语言有Java golang C等，通过系统调用访问系统的资源，那底层的汇编代码是如何运行的，此文通过汇编语言简单的说明系统调用。
环境准备安装nasm
osx系统通过brew安装
brew install nasm
CentOS7环境下源码安装
下载汇编编译器nasm：https://www.nasm.us/
wget https://www.nasm.us/pub/nasm/releasebuilds/2.15.05/nasm-2.15.05.tar.gz tar -xvf nasm-2.15.05.tar.gz && cd nasm-2.15.05.tar.gz && ./configure && make && make install
Unbuntu环境下安装
sudo apt-get install nasm
汇编说明
一个汇编的简单例子 hello.asm
section .data msg: db "hello world", 0x0a len: equ $-msg SYS_WRITE equ 1 STD_OUT equ 1 SYS_EXIT equ 60 section .text global _start _start: mov rax, SYS_WRITE mov rdi,STD_OUT mov rsi,msg mov rdx,len syscall jmp exit exit: mov rax,SYS_EXIT mov rdi,0 syscall
编译如下汇编文件
hello: nasm -f elf64 -o hello.o hello.asm ld -o hello -e _start hello.o clean: rm hello hello.o
nasm支持的输出文件格式包括 linux的elf64 elf32以及macox的macho32 mach64等
使用C代码解析
#include <stdio.h> const char *msg= "hello world\n"; const int len = 12; int main() { write(1, msg, len); exit(0); return 0; }
将如下C代码编译成汇编
gcc -S hello.c产生hello.s汇编文件内容如下
.file "hello.c" .globl msg .section .rodata .LC0: .string "hello world\n" .data .align 8 .type msg, @object .size msg, 8 msg: .quad .LC0 .globl len .section .rodata .align 4 .type len, @object .size len, 4 len: .long 12 .text .globl main .type main, @function main: .LFB0: .cfi_startproc pushq %rbp .cfi_def_cfa_offset 16 .cfi_offset 6, -16 movq %rsp, %rbp .cfi_def_cfa_register 6 movl $12, %edx movq msg(%rip), %rax movq %rax, %rsi movl $1, %edi movl $0, %eax call write movl $0, %edi call exit .cfi_endproc
对比如上两个汇编，基本一致。
数据段 .data
数据段用于定义常量，在运行时不可改变，定义语法如下
section .data msg: db "hello world", 0x0a len: equ $-msg
解析：
定义数据段： section .data
声明一个字符串，以换行结尾：msg: db "hello world", 0x0a
对应的C代码的
const char *msg= "hello world\n";
db的含义是定义字节 byte，每个字符是一个字节。
另外还有两个字节的dw,以及其他的
dx := DB | DW | DD | DQ | DT | DO | DY | DZ
type := BYTE | WORD | DWORD | QWORD | TWORD | OWORD | YWORD | ZWORD
声明一个长度常量，取值字符串的长度：len: equ $-msg
equ的含义是定义一个常量的符号，取值是一个常量。
对应的C代码
const int len = 12;
代码段 .text
代码段用于代码，代码段需要以global _start开头，告诉系统这是代码的入口，定义语法如下：
section .text
global _start
_start:
解析：
定义代码段：section .text
定义代码的全局入口标签：global _start
代码标签开始：_start:
从CPU运行的角度分析代码段
CPU简洁执行步骤是 加载指令，解码指令，运行指令
CPU在时钟驱动下，从内存加载，解码和运行指令顺序如下所示：
控制台标准输出字符串的汇编解析
mov rax,1 mov rdi,1 mov rsi,msg mov rdx,len syscall
对应C代码
write(1, hello, 12);
解析：
mov rax,1 表示将__NR_write的系统调用号赋值给寄存器RAX，对应write系统调用函数，#define __NR_write 1
mov rdi,1 表示给系统调用write传递第一个参数，参数值等于1，表示控制台标准输出stdout
mov rsi, msg 表示给系统调用write传递第二个参数，参数值等于msg字符串指针，即"hello world\n"
mov rdx, len 表示给系统调用write传递第三个参数，参数值等于msg字符串的长度，即12
syscall 表示执行系统调用write
本文使用osx和Centos7系统实验。
退出程序的汇编
mov rax,60 mov rdi,0 syscall
对应C代码
exit(0);
解析：
mov rax,60 表示将__NR_exit的系统调用号赋值给寄存器RAX，对应exit系统调用函数，#define __NR_exit 60
mov rdi,0 表示给系统调用exit传递第一个参数，参数值等于0
syscall 表示执行系统调用exit
在linux系统上可以查看/usr/include/asm/unistd_64.h获取常用的系统调用函数的系统调用号
#define __NR_read 0 #define __NR_write 1 #define __NR_open 2 #define __NR_close 3 // ... #define __NR_exit 60 // ... #define __NR_pkey_free 331
如上就将简单的helloworld的汇编解析完毕，那么为什么要使用到rax rdi rsi rdx这些寄存器呢，
原因是CPU规定64位系统函数调用的参数传递使用的寄存器如下
对应的macos的代码如下，区别是不同系统的系统调用号不同
hello.asm
section .data msg: db "hello world", 0x0a len: equ $-msg SYS_WRITE equ 0x2000004 STD_OUT equ 1 SYS_EXIT equ 0x2000001 section .text global _start _start: mov rax, SYS_WRITE mov rdi,STD_OUT mov rsi,msg mov rdx,len syscall jmp exit exit: mov rax,SYS_EXIT mov rdi,0 syscall
编译的Makefile
hello: nasm -f macho64 -o hello.o hello.asm ld -o hello -e _start hello.o -L /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/lib -lSystem clean: rm hello hello.o
在macos系统上生成二进制文件需要链接 -lSystem库才可以执行。
更多的汇编代码可以学习nasm的汇编文档说明：
https://www.nasm.us/pub/nasm/releasebuilds/2.15.05
参考材料：
https://0xax.blogspot.com/2014/08/say-hello-to-x64-assembly-part-1.html
https://github.com/0xAX/asm
祝玩的开心~
done.
