linux匯編

1、Linux匯編語(yǔ)言開發(fā)指南級(jí)別：初級(jí)肖文鵬(xiaowp@)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士研究生2003年7月03日匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是速度快，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，這對(duì)諸如圖形處理等關(guān)鍵應(yīng)用是非常重要的。Linux是一個(gè)用C語(yǔ)言開發(fā)的操作系統(tǒng)，這使得很多程序員開始忘記在Linux中還可以直接使用匯編這一底層語(yǔ)言來(lái)優(yōu)化程序的性能。本文為那些在Linux平臺(tái)上編寫匯編代碼的程序員提供指南，介紹Linux匯編語(yǔ)言的語(yǔ)法格式和開發(fā)工具，并輔以具體的例

2、子講述如何開發(fā)實(shí)用的Linux匯編程序。一、簡(jiǎn)介一、簡(jiǎn)介作為最基本的編程語(yǔ)言之一，匯編語(yǔ)言雖然應(yīng)用的范圍不算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因?yàn)樗軌蛲瓿稍S多其它語(yǔ)言所無(wú)法完成的功能。就拿Linux內(nèi)核來(lái)講，雖然絕大部分代碼是用C語(yǔ)言編寫的，但仍然不可避免地在某些關(guān)鍵地方使用了匯編代碼，其中主要是在Linux的啟動(dòng)部分。由于這部分代碼與硬件的關(guān)系非常密切，即使是C語(yǔ)言也會(huì)有些力不從心，而匯編語(yǔ)言則能夠很好揚(yáng)長(zhǎng)避短，最大限度地發(fā)揮硬件的性能。大

3、多數(shù)情況下Linux程序員不需要使用匯編語(yǔ)言，因?yàn)榧幢闶怯布?qū)動(dòng)這樣的底層程序在Linux操作系統(tǒng)中也可以用完全用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，再加上GCC這一優(yōu)秀的編譯器目前已經(jīng)能夠?qū)ψ罱K生成的代碼進(jìn)行很好的優(yōu)化，的確有足夠的理由讓我們可以暫時(shí)將匯編語(yǔ)言拋在一邊了。但實(shí)現(xiàn)情況是Linux程序員有時(shí)還是需要使用匯編，或者不得不使用匯編，理由很簡(jiǎn)單：精簡(jiǎn)、高效和libc無(wú)關(guān)性。假設(shè)要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件環(huán)境下，首先必然面臨如何減少系統(tǒng)大小

4、、提高執(zhí)行效率等問(wèn)題，此時(shí)或許只有匯編語(yǔ)言能幫上忙了。匯編語(yǔ)言直接同計(jì)算機(jī)的底層軟件甚至硬件進(jìn)行交互，它具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：?能夠直接訪問(wèn)與硬件相關(guān)的存儲(chǔ)器或IO端口；?能夠不受編譯器的限制，對(duì)生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制；?能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問(wèn)或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖；?能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對(duì)代碼做最佳的優(yōu)化，提高運(yùn)行速度；?能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。同時(shí)還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，匯編語(yǔ)言是一種層次非常低的語(yǔ)言，

5、它僅僅高于直接手工編寫二進(jìn)制的機(jī)器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點(diǎn)：?編寫的代碼非常難懂，不好維護(hù)；?很容易產(chǎn)生bug，難于調(diào)試；?只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化；?開發(fā)效率很低，時(shí)間長(zhǎng)且單調(diào)。Linux下用匯編語(yǔ)言編寫的代碼具有兩種不同的形式。第一種是完全的匯編代碼，指的是整個(gè)程序全部用匯編語(yǔ)言編寫。盡管是完全的匯編代碼，Linux平臺(tái)下的匯編工具也吸收了C語(yǔ)言的長(zhǎng)處，使得程序員可以使用#include、#ifdef等預(yù)處理

6、指令，并能夠通過(guò)宏定義來(lái)簡(jiǎn)化代碼。第二種是內(nèi)嵌的匯編代碼，指的是可以嵌入到C語(yǔ)言程序中的匯編代碼片段。雖然ANSI的C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)中沒有關(guān)于內(nèi)嵌匯編代碼的相應(yīng)規(guī)定，但各種實(shí)際使用的C編譯器都做了這方面的擴(kuò)充，這其中當(dāng)然就包括Linux平臺(tái)下的GCC。打印本頁(yè)打印本頁(yè)將此頁(yè)作為電子郵件將此頁(yè)作為電子郵件發(fā)送發(fā)送section:[baseindexscaledisp]由于Linux工作在保護(hù)模式下，用的是32位線性地址，所以在計(jì)算地址時(shí)不用考慮

7、段基址和偏移量，而是采用如下的地址計(jì)算方法：dispbaseindexscale下面是一些內(nèi)存操作數(shù)的例子：AT&T格式格式Intel格式格式movl4(%ebp)%eaxmoveax[ebp4]movlarray(%eax4)%eaxmoveax[eax4array]movwarray(%ebx%eax4)%cxmovcx[ebx4eaxarray]movb$4%fs:(%eax)movfs:eax4三、三、HelloWld!真不知道

8、打破這個(gè)傳統(tǒng)會(huì)帶來(lái)什么樣的后果，但既然所有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的第一個(gè)例子都是在屏幕上打印一個(gè)字符串“HelloWld!“，那我們也以這種方式來(lái)開始介紹Linux下的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。在Linux操作系統(tǒng)中，你有很多辦法可以實(shí)現(xiàn)在屏幕上顯示一個(gè)字符串，但最簡(jiǎn)潔的方式是使用Linux內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用。使用這種方法最大的好處是可以直接和操作系統(tǒng)的內(nèi)核進(jìn)行通訊，不需要鏈接諸如libc這樣的函數(shù)庫(kù)，也不需要使用ELF解釋器，因而代碼尺寸小且執(zhí)行速度快

9、。Linux是一個(gè)運(yùn)行在保護(hù)模式下的32位操作系統(tǒng)，采用flatmemy模式，目前最常用到的是ELF格式的二進(jìn)制代碼。一個(gè)ELF格式的可執(zhí)行程序通常劃分為如下幾個(gè)部分：.text、.data和.bss，其中.text是只讀的代碼區(qū)，.data是可讀可寫的數(shù)據(jù)區(qū)，而.bss則是可讀可寫且沒有初始化的數(shù)據(jù)區(qū)。代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)在ELF中統(tǒng)稱為section，根據(jù)實(shí)際需要你可以使用其它標(biāo)準(zhǔn)的section，也可以添加自定義section，但一個(gè)E