GNU 汇编: 第一个汇编程序

介绍

汇编语言程序由定义好的段构成, 每个段都有不同的目的, 最常用的三个段如下

• 数据段: 声明带有初始值得数据
• bss 段: 声明使用 0 值初始化的数据元素
• 文本段: 声明指令代码的地方, 其他段可能没有, 但文本段是必须的

定义段

.section 命令语句可声明段, .section 语句只有一个参数, 这个参数用来声明段的类型.

实例

获取 cupid 的程序: demo.s

.section .data

output:
    .ascii "The processor Vender ID is 'xxxxxxxxxxxx'\n"

.section .text
.globl _start

_start:

    // 获取 CPU ID
    movl $0, %eax
    cpuid
    
    // 将 CPU ID 填充到 output 的占位符部分
    movl $output, %edi
    movl %ebx, 28(%edi)
    movl %edx, 32(%edi)
    movl %ecx, 36(%edi)

    // 系统调用, 显示 CPUID
    movl $4, %eax
    movl $1, %ebx
    movl $output, %ecx
    movl $42, %edx
    int $0x80
    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80

    // 系统调用, 返回程序执行结果
    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80
    ret

上面程序程序声明了一个数据段和文本段, 在数据段中使用 .ascii 声明了一个预定义的字符串, 其起始内存地址由标签 output 指示, 后面的 x 作为占位符以放置读到的cpuid.
.globl 命令用来声明外部程序可以访问的程序标签, _start 标签定义程序执行起始内存地址, 因为 ld 程序默认在链接时会去寻找 _start, 不过也可以通过 -e 参数更改默认的起始地址标签.
int $0x80 将生成具有 0x80 的软件中断, Linux 可利用该中断来进行系统函数调用, Linux 的 write 系统调用用于把字节写入文件, 其参数如下

• EAX 包含系统调用值
• EBX 包含要写入的文件描述符
• ECX 包含字符串的开头
• EDX 包含字符串的长度

Linux 一切皆文件, 因此 movl $1, %ebx 告诉系统调用 wirte 将信息输出到标准输出 STDOUT, 即控制台显示屏上.

通过系统调用 1 (退出函数), 程序被正确终止, 并返回到命令提示符, EBX 寄存器包含程序返回给 shell 的退出代码.

编译运行

1. 使用 as 进行编译:

   $ as demo.s -32
   

   上面是 32 位程序, 如果是 64 位的电脑, 需要使用 -32 指定编译生成的是32位的程序.

2. 使用 ld 进行链接:

    $ ld ./a.out -o demo -m elf_i386   
   

   同样 64 位的电脑链接 32 位程序需要使用 -m elf_i386 指示生成的可执行程序是 32 位类型的.

3. 运行

    $ ./demo
    The processor Vender ID is 'GenuineIntel'
   

使用 gcc 直接编译

gcc 标签识别 main 标签, 更改 _start 为 main 然后执行:

$ gcc demo.s -m32
$ ./a.out
The processor Vender ID is 'GenuineIntel'

使用 WSL

如果使用的是 WSL, 64位的 WSL 环境默认无法编译运行32位程序, 可通过如下方案运行 (参考https://github.com/Microsoft/WSL/issues/2468):

1. 安装 qemu and binfmt

    sudo apt update
    sudo apt install qemu-user-static
    sudo update-binfmts --install i386 /usr/bin/qemu-i386-static --magic '\x7fELF\x01\x01\x01\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x03\x00\x01\x00\x00\x00' --mask '\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xfc\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xf8\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff'
   

   并设置每次重启 WSL 都激活该功能

    sudo service binfmt-support start
   

2. 接下来启用 i386 体系结构和 package

    sudo dpkg --add-architecture i386
    sudo apt update
    sudo apt install cpp-9:i386
    sudo apt install gcc:i386
   

3. 设置开机启动

    vim /etc/myinit.sh
    sudo service binfmt-support start