Assembly創(chuàng)建一個(gè)程序的步驟

在這一節(jié)里的初期的程序?qū)⑷繌膱D 1.6 里的簡單 C 驅(qū)動(dòng)程序開始。它簡單地調(diào)用另一個(gè)稱為 asm main 的函數(shù)。這個(gè)是真正意義將用匯編編寫的程序。使用C驅(qū)動(dòng)程序有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，這樣使C系統(tǒng)正確配置程序在保護(hù)模式下運(yùn)行。所有的段和它們相關(guān)的段寄存器將由 C 初始化。匯編代碼不需
要為這個(gè)擔(dān)心。其次，C 庫同樣提供給匯編代碼使用。作者的 I/O 程序利用了這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。他們使用了 C 的 I/O 函數(shù)( printf，等)。下面顯示了一個(gè)簡單的匯編程序。

___________________________________________________________first.asm___________________________________________________________

1 ; 文件: first.asm
2 ; 第一個(gè)匯編程序。這個(gè)程序總共需要兩個(gè)整形變量作為輸入然后輸出它們的和。
3 ;
4 ;
5 ; 利用djgpp 創(chuàng)建執(zhí)行文件：
6 ; nasm -f coff first.asm
7 ; gcc -o first first.o driver.c asm_io.o
8
9 %include "asm_io.inc"
10 ;
11 ; 初始化放入到數(shù)據(jù)段里的數(shù)據(jù)
12 ;
13 segment .data
14 ;
15 ; 這些變量指向用來輸出的字符串
16 ;
17 prompt1 db     "Enter a number: ", 0 ; 不要忘記空結(jié)束符
18 prompt2 db     "Enter another number: ", 0
19 outmsg1 db     "You entered ", 0
20 outmsg2 db     " and ", 0
21 outmsg3 db     ", the sum of these is ", 0
22
23 ;

24 ; 初始化放入到.bss段里的數(shù)據(jù)
25 ;
26 segment .bss
27 ;
28 ; 這個(gè)變量指向用來儲(chǔ)存輸入的雙字
29 ;
30 input1 resd 1
31 input2 resd 1
32
33 ;
34 ; 代碼放入到.text段
35 ;
36 segment .text
37             global _asm_main
38 _asm_main:
39             enter 0,0 ; 開始運(yùn)行
40             pusha
41
42              mov eax, prompt1 ; 輸出提示
43              call print_string
44
45              call read_int ; 讀整形變量儲(chǔ)存到input1
46              mov [input1], eax ;
47
48              mov eax, prompt2 ; 輸出提示
49              call print_string
50
51              call read_int ; 讀整形變量儲(chǔ)存到input2
52              mov [input2], eax ;
53
54              mov eax, [input1] ; eax = 在input1里的雙字
55              add eax, [input2] ; eax = eax + 在input2里的雙字
56              mov ebx, eax ; ebx = eax
57
58              dump_regs 1 ; 輸出寄存器值
59              dump_mem 2, outmsg1, 1 ; 輸出內(nèi)存
60 ;
61 ; 下面分幾步輸出結(jié)果信息
62 ;
63              mov eax, outmsg1
64              call print_string ; 輸出第一條信息
65              mov eax, [input1]

66              call print_int ; 輸出input1
67              mov eax, outmsg2
68              call print_string ; 輸出第二條信息
69              mov eax, [input2]
70              call print_int ; 輸出input2
71              mov eax, outmsg3
72              call print_string ; 輸出第三條信息
73              mov eax, ebx
74              call print_int ; 輸出總數(shù)(ebx)
75              call print_nl ; 換行
76
77              popa
78              mov eax, 0 ; 回到C中
79              leave
80              ret

這個(gè)程序的第13行定義了指定儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的內(nèi)存段的部分代碼(名稱為 .data )。只有是初始化的數(shù)據(jù)才需定義在這個(gè)段中。行 17 到 20，聲明了幾個(gè)字符串。它們將通過 C 庫輸出，所以必須以 null 字符(ASCII 值為 0)結(jié)束。記住 0 和 '0' 有很大的區(qū)別。

不初始化的數(shù)據(jù)需聲明在 bss 段(名為 .bss，在 26 行)。這個(gè)段的名字來自于早期的基于 UNIX 匯編運(yùn)算符，意思是\由符號(hào)開始的塊。"這同樣會(huì)有一個(gè)堆棧段。它將在以后討論。

代碼段根據(jù)慣例被命名為.text。它是放置指令的地方。注意主程序(38行)的代碼標(biāo)號(hào)有一個(gè)下劃線前綴。這個(gè)是在 C 中稱為約定的一部分。這個(gè)約定指定了編譯代碼時(shí) C 使用的規(guī)則。C 和匯編交互使用時(shí)，知道這個(gè)約定是非常重要的。以后將會(huì)將全部約定呈現(xiàn)；但是，現(xiàn)在你只需要知道所有的 C 編譯器里的 C 符號(hào)(也就是： 函數(shù)和全局變量)有一個(gè)附加的下劃線前綴。(這個(gè)規(guī)定是為 DOS/Windows 指定的，在 linux 下C 編譯器并不為 C 符號(hào)名上加任何東西。)

在 37 行的全局變量(global)指示符告訴匯編定義 asm main 為全局變量。與 C 不同的是，變量在缺省情況下只能使用在內(nèi)部范圍中。這就意味著只有在同一模塊的代碼才能使用這個(gè)變量。global 指示符使指定的變量可以使用在外部范圍中。這種類型的變量可以被程序里的任意模塊訪問。asm io 模塊聲明了全局變量 print int 和 et.al.。這就是為什么在 first.asm 模塊里能使用它們的緣故。

上面的匯編代碼指定為基于 GNU (GNU 是一個(gè)以免費(fèi)軟件為基礎(chǔ)的計(jì)劃 http://www.fsf.org )的 DJGPP C/C++ 編譯器 ( http://www.delorie.com/djgpp )。 這個(gè)編譯器可以從 Internet 上免費(fèi)下載。它要求一個(gè)基于386或更好的PC而且需在DOS，Windows 95/98 或NT下運(yùn)行。這個(gè)編譯器使用COFF (CommonObject File Format，普通目標(biāo)文件格式)格式的目標(biāo)文件。為了符合這個(gè)格
式，nasm 命令使用 -f coff 選項(xiàng)(就像上面代碼注釋展示的一樣)。最終目標(biāo)文件的擴(kuò)展名為 o。

Linux C 編譯器同樣是一個(gè) GNU 編譯器。為了轉(zhuǎn)變上面的代碼使它能在 Linux 下運(yùn)行，只需簡單將37到38行里的下劃線前綴移除。Linux使用ELF(Executable and Linkable Format，可執(zhí)行和可連接格式)格式的目標(biāo)文件。Linux 下使用 -f elf 選項(xiàng)。它同樣產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)展名為 o 的目標(biāo)文
件。

Borland C/C++ 是另一個(gè)流行的編譯器。它使用微軟 OMF 格式的目標(biāo)文件。Borland 編譯器使用 -f obj 選項(xiàng)。目標(biāo)文件的擴(kuò)展名將會(huì)是 obj。OMF 與其它目標(biāo)文件格式相比使用了不同的段指示符。數(shù)據(jù)段（13行）必須改成：

        segment DATA public align=4 class=DATA use32
bss 段（26）必須改成：
        segment BSS public align=4 class=BSS use32
text 段（36）必須改成：
        segment TEXT public align=1 class=CODE use32
必須在 36 行之前加上一新行：
        group DGROUP BSS DATA

微軟 C/C++ 編譯器可以使用 OMF 或 Win32 格式的目標(biāo)文件。(如果給出的是 OMF 格式，它將從內(nèi)部把信息轉(zhuǎn)變成 Win32 格式。)Win32 允許像 DJGPP 和 Linux 一樣來定義段。在這個(gè)模式下使用 -f win32 選項(xiàng)來輸出。目標(biāo)文件的擴(kuò)展名將會(huì)是 obj。

第一步是匯編代碼。在命令行，鍵入：

nasm -f object-format first.asm

object-format要么是coff ，elf ，obj，要么是win32，它由使用的C編譯器決定。(記住在Linux和Borland下，資源文件同樣必須改變。)

使用C編譯器編譯 driver.c 文件。對(duì)于 DJGPP ，使用：

gcc -c driver.c

-c 選項(xiàng)意味著編譯，而不是試圖現(xiàn)在連接。同樣的選項(xiàng)能使用在 Linux，Borland 和 Microsoft 編譯器上。

連接是一個(gè)將在目標(biāo)文件和庫文件里的機(jī)器代碼和數(shù)據(jù)結(jié)合到一起產(chǎn)生一個(gè)可執(zhí)行文件的過程。就像下面將展示的，這個(gè)過程是非常復(fù)雜的。C 代碼要求運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn) C 庫和特殊的啟動(dòng)代碼。與直接調(diào)用連接程序相比，C 編譯器更容易調(diào)用帶幾個(gè)正確的參數(shù)的連接程序。

例如：使用 DJGPP 來連接第一個(gè)程序的代碼，使用:

gcc -o first driver.o first.o asm_io.o

這樣產(chǎn)生一個(gè) first.exe(或在 Linux 下只是 first)可執(zhí)行文件。

對(duì)于 Borland，你需要使用：

bcc32 first.obj driver.obj asm_io.obj

Borland 使用列出的第一個(gè)文件名來確定可執(zhí)行文件名。所以在上面的例子里，程序?qū)⒈幻麨?first.exe。

將編譯和連接兩個(gè)步驟結(jié)合起來是可能的。例如：

gcc -o first driver.c first.o asm_io.o

現(xiàn)在 gcc 將編譯 driver.c 然后連接。

-l listing-file 選項(xiàng)可以用來告訴 nasm 創(chuàng)建一個(gè)指定名字的列表文件。這個(gè)文件將顯示代碼如何被匯編。這兒顯示了 17 和 18 行(在數(shù)據(jù)段)在列表文件中如何顯示。(行號(hào)顯示在列表文件中；但是注意在源代碼文件中顯示的行號(hào)可能不同于在列表文件中顯示的行號(hào)。)

48 00000000 456E7465722061206E-     prompt1 db     "Enter a number: ", 0
49 00000009 756D6265723A2000
50 00000011 456E74657220616E6F-     prompt2 db     "Enter another number: ", 0
51 0000001A 74686572206E756D62-
52 00000023 65723A2000

每一行的頭一列是行號(hào)，第二列是數(shù)據(jù)在段里的偏移地址(十六進(jìn)制顯示)。第三列顯示將要儲(chǔ)存的十六進(jìn)制值。這種情況下，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)符合 ASCII 編碼。最終，顯示來自資源文件的正文。列在第二行的偏移地址非?？赡懿皇菙?shù)據(jù)存放在完成后的程序中的真實(shí)偏移地址。每個(gè)模塊可能在數(shù)據(jù)段(或其它段)定義它自己的變量。在連接這一步時(shí)，所有這些數(shù)據(jù)段的變量定義結(jié)合形成一個(gè)數(shù)據(jù)段。最終的偏移由連接程序計(jì)算得到。

這兒有一小部分 text 段代碼(資源文件中 54 到 56 行)在列表文件中如何顯示：

94 0000002C A1[00000000]                 mov          eax, [input1]
95 00000031 0305[04000000]              add           eax, [input2]
96 00000037 89C3                             mov          ebx, eax

第三列顯示了由匯編程序產(chǎn)生的機(jī)器代碼。通常一個(gè)指令的完整代碼不能完全計(jì)算出來。例如：在 94 行，input1 的偏移(地址)要直到代碼連接后才能知道。匯編程序可以算出 mov 指令(在列表中為 A1)的操作碼，但是它把偏移寫在方括號(hào)中，因?yàn)闇?zhǔn)確的值還不能算出來。這種情況下，0 作為一個(gè)暫時(shí)偏移被使用，因?yàn)?input1 在這個(gè)文件中，被定義在 bss 段的開始。記住這不意味著它會(huì)在程序的最終 bss 段的開始。當(dāng)代碼連接后，連接程序?qū)⒃谖恢蒙喜迦胝_的偏移。其它指令，如 96 行，并不涉及任何變量。這兒匯編程序可以算出完整的機(jī)器代碼。

如果有人仔細(xì)看過 95 行，將會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器代碼中的方括號(hào)里的偏移地址非常奇怪。input2 變量的偏移地址為4(像文件定義的一樣)；但是顯示在內(nèi)存里偏移不是00000004，而是04000000。

為什么？不同的處理器在內(nèi)存里以不同的順序儲(chǔ)存多字節(jié)整形：big endian 和 little endian。Big endian 是一種看起來更自然的方法。最大(也就是： 最高有效位)的字節(jié)首先被儲(chǔ)存，然后才是第二大的，依此類推。

例如：雙字 00000004 將被儲(chǔ)存為四個(gè)字節(jié) 00 00 00 04。IBM 主機(jī)，許多 RISC 處理器和 Motorola 處理器都使用這種 big endian 方法。然而，基于Intel的處理器使用 little endian 方法！首先被
儲(chǔ)存是最小的有效字節(jié)。所以 00000004 在內(nèi)存中儲(chǔ)存為 04 00 00 00。這種格式強(qiáng)制連入 CPU 而且不可能更改。通常情況下，程序員并不需要擔(dān)心使用的是哪種格式。但是，在下面的情況下，它們是非常重要的。

1. 當(dāng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)在不同的電腦上傳輸時(shí)(不管來自文件還是網(wǎng)絡(luò))。
2. 當(dāng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)作為一個(gè)多字節(jié)整形寫入到內(nèi)存中然后當(dāng)作單個(gè)單個(gè)字節(jié)讀出，反之亦然。

Endian 格式并不應(yīng)用于數(shù)組的排序。數(shù)組的第一個(gè)元素通常在最低的地址里。這個(gè)應(yīng)用在字符串里(字符數(shù)組)。Endian 格式依然用在數(shù)組的單個(gè)元素中。

圖1.7顯示了一個(gè)可以用來書寫匯編程序的開始部分的骨架文件。