Linux下的AT&T语法

 　　学习这么长时间，一直在C语言这一层面上钻研和打拼，日积月累，很多关于C的疑惑在书本和资料中都难以找到答案。程序员是追求完美的一个种群，其头 脑中哪怕是存在一点点的思维黑洞都会让其坐卧不宁。不久前在itput论坛上偶得《Computer Systems A Programmer's Perspective》(以下称CS.APP)这本经典好书，中文有翻译的《深入理解计算机系统》。是遂连夜拜读以求解惑。虽说书中没有能正面的回答我的一些疑惑，但是它却为我指明了一条通向 “无惑”之路 -- 这就是打开汇编之门。

　　汇编语言是一门非常接近机器语言的语言，其语句与机器指令之间的对应关系更加简单和清晰。打开汇 编之门不仅仅能解除高级语言给你带来的疑惑，它更能让你更加的理解现代计算机的运行体系，还有一点更加重要的是它给你带来的是一种自信的感觉，减少了你在 高处摇摇欲坠的恐惧，响应了侯捷老师的“勿在浮沙筑高台”的号召。现在学习汇编的目的已与以前大大不同了。正如CS.APP中所说那样“程序员学习汇编的 需求随着时间的推移也发生了变化，开始时是要求程序员能直接用汇编编写程序，现在则是要求能够阅读和理解优化编译器产生的代码”。能阅读和理解，这也恰恰 是我的需求和目标。

　　以前接触过汇编，主要是Microsoft MASM宏汇编，不过那时的认识高度不够加上态度不端正，错失了一个很好的学习机会。现在绝大部分时间是使用GCC在Unix系列平台上工作，选择汇编语 言当然是GNU汇编了，恰好CS.APP中使用的也是GNU的汇编语法。由于学习汇编的主要目的还是“解惑”，所以形式上多是以C代码和汇编代码的比较。

　　1、汇编让你看到更多

　　随 着你使用的语言的层次的提高，你眼中的计算机将会越来越模糊，你的关注点也越来越远离语言本身而靠近另一端“问题域”，比如通过JAVA，你更多看到的是 其虚拟机，而看不到真实的计算机;通过C，你看到的也仅仅是内存一层;到了汇编语言，你就可以深入到寄存器一层自由发挥了。汇编程序员眼里的“独特风景” 包括：

　　a) “程序计数器(%eip)” -- 一个特殊寄存器，其中永远存储下一条将要执行的指令的地址;

　　b) 整数寄存器 -- 共8个，分别是%eax、%ebx、%ecx、%edx、%esi、%ebi、%esp和%ebp，它们可以存整数数据，可以存地址，也可以记录程序状态 等。早期每个寄存器都有其特殊的用途，现在由于像linux这样的平台多采用“平面寻址[1]”，寄存器的特殊性已经不那么明显了。

　　c) 条件标志寄存器 -- 保存最近执行的算术指令的状态信息，用来实现控制流中的条件变化。

　　d) 浮点数寄存器 -- 顾名思义，用来存放浮点数。

　　虽说寄存器的特殊性程度已经弱化，但是实际上每个编译器在使用这些寄存器时还是遵循一定的规则的，以后再说。

　　2、初窥汇编

　　下面是一个简单的C函数：

　　void dummy() {

　　int a = 1234;

　　int b = a;

　　}

　　我们使用gcc加-S选项将之转换成汇编代码如下(省略部分内容)：

　　movl $1234, -4(%ebp)

　　movl -4(%ebp), %eax

　　movl %eax, -8(%ebp)

　　看 了一眼又一眼，还是看不懂，只是发现些熟悉的内容，因为上面提过如%ebp、%eax等。这只是个引子，让我们感性的认识一下汇编的“容貌”。我们一点点 地来看。咋看一眼汇编代码长得似乎很相似，没错，汇编代码就是一条一条的“指令+操作数”的语句的集合。汇编指令是固定的，每条指令都有其固定的用途，而 操作数表示则有多种类型。

　　1) 操作数表示

　　大部分汇编指令都有一个或多个操作数，包括指令操作中的源和目的。一条标准的指令格式大 致是这样的：“指令 + 源操作数 + 目的操作数”，其中源操作数可以是立即数、从寄存器中读出的数或从内存中读出的数;而目的操作数则可以是寄存器或内存。按这么一分类，操作数就大致有三 种：

　　a) 立即数表示法 -- 如“movl $1234, -4(%ebp)”中的“$1234”，就是一个立即数作为操作数，按照GNU汇编语法，立即数表示为“$+整数”。立即数常用来表示代码中的一些常数， 如上例中的“$1234”。注意一点的是立即数不能作为目的操作数。

　　b) 寄存器表示法 -- 这种比较简单，它就是表示寄存器之内容。如上面的“movl -4(%ebp), %eax”中的%eax就是使用寄存器表示法作源操作数，而“movl %eax, -8(%ebp)”中的%eax则是使用寄存器表示法作目的操作数。

　　c) 内存引用表示法 -- 计算出的该操作数的值表示的是相应的内存地址。汇编指令根据这个内存地址访问相应的内存位置。如上例“movl -4(%ebp), %eax”中的“-4(%ebp)”,其表示的内存地址为(%ebp寄存器中的内容-4)得到的值。

　　2) 数据传送指令

　　汇编语言中最最常用的指令 -- 数据传送指令，也是我们接触的第一种类别的汇编指令。其指令的格式为：“mov 源操作数, 目的操作数”。

　　mov 系列支持从最小一个字节到最大双字的访问与传送。其中movb用来传送一字节信息，movw用来传送二字节，即一个字的信息，movl用来传送双字信息。 这些不详说了。除此以外mov系列还提供两个带位扩展的指令movsbl和movzbl

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　　汇编语言作为一种高效的，而且紧密结合硬件平台的编程语言，在操作系统，嵌入式开发等领域都有着十分重要的作用。正因为汇编依赖于硬件结构(CPU指令码)，因此不同体系结构上的汇编语言也大相径庭。本文简单介绍了Linux下的AT&T语法(即GNU as 汇编语法)，以及在Linux下汇编的基本方法。

　　AT&T语法起源于AT&T贝尔实验室，是在当时用于实现Unix系统的处理器操作码语法之上而形成的，AT&T语法和Intel语法主要区别如下：

　　AT&T使用$表示立即数，Intel不用，因此表示十进制2时，AT&T为$2，而Intel就是2

　　AT&T在寄存器前加%，比如eax寄存器表示为%eax

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