linux匯編

1、Linux匯編語言開發(fā)指南級別：初級肖文鵬(xiaowp@)北京理工大學(xué)計算機系碩士研究生2003年7月03日匯編語言的優(yōu)點是速度快，可以直接對硬件進行操作，這對諸如圖形處理等關(guān)鍵應(yīng)用是非常重要的。Linux是一個用C語言開發(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言來優(yōu)化程序的性能。本文為那些在Linux平臺上編寫匯編代碼的程序員提供指南，介紹Linux匯編語言的語法格式和開發(fā)工具，并輔以具體的例

2、子講述如何開發(fā)實用的Linux匯編程序。一、簡介一、簡介作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應(yīng)用的范圍不算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因為它能夠完成許多其它語言所無法完成的功能。就拿Linux內(nèi)核來講，雖然絕大部分代碼是用C語言編寫的，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語言也會有些力不從心，而匯編語言則能夠很好揚長避短，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言，因為即便是硬件驅(qū)動這樣的底層程序在Linux操作系統(tǒng)中也可以用完全用C語言來實現(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生成的代碼進行很好的優(yōu)化，的確有足夠的理由讓我們可以暫時將匯編語言拋在一邊了。但實現(xiàn)情況是Linux程序員有時還是需要使用匯編，或者不得不使用匯編，理由很簡單：精簡、高效和libc無關(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)行效率等問題，此時或許只有匯編語言能幫上忙了。匯編語言直接同計算機的底層軟件甚至硬件進行交互，它具有如下一些優(yōu)點：?能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或IO端口；?能夠不受編譯器的限制，對生成的二進制代碼進行完全的控制；?能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進行更準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖；?能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對代碼做最佳的優(yōu)化，提高運行速度；?能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。同時還應(yīng)該認(rèn)識到，匯編語言是一種層次非常低的語言，

5、它僅僅高于直接手工編寫二進制的機器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點：?編寫的代碼非常難懂，不好維護；?很容易產(chǎn)生bug，難于調(diào)試；?只能針對特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進行優(yōu)化；?開發(fā)效率很低，時間長且單調(diào)。Linux下用匯編語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，指的是整個程序全部用匯編語言編寫。盡管是完全的匯編代碼，Linux平臺下的匯編工具也吸收了C語言的長處，使得程序員可以使用#include、#ifdef等預(yù)處理

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

7、段基址和偏移量，而是采用如下的地址計算方法：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、打破這個傳統(tǒng)會帶來什么樣的后果，但既然所有程序設(shè)計語言的第一個例子都是在屏幕上打印一個字符串“HelloWld!“，那我們也以這種方式來開始介紹Linux下的匯編語言程序設(shè)計。在Linux操作系統(tǒng)中，你有很多辦法可以實現(xiàn)在屏幕上顯示一個字符串，但最簡潔的方式是使用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)核進行通訊，不需要鏈接諸如libc這樣的函數(shù)庫，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是一個運行在保護模式下的32位操作系統(tǒng)，采用flatmemy模式，目前最常用到的是ELF格式的二進制代碼。一個ELF格式的可執(zhí)行程序通常劃分為如下幾個部分：.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E