2.6.2 AT&T汇编语言的相关知识

   Linux源代码中,以.S为扩展名的文件是“纯”汇编语言的文件。这里,我们结合具体的例子再介绍一些AT&T汇编语言的相关知识。

   1GNU汇编程序GASGNU Assembly和连接程序

当你编写了一个程序后,就需要对其进行汇编(assembly)和连接。在Linux下有两种方式,一种是使用汇编程序GAS和连接程序ld,一种是使用gcc。我们先来看一下GASld:

GAS把汇编语言源文件(.o)转换为目标文件(.o),其基本语法如下:

as filename.s -o filename.o

一旦创建了一个目标文件,就需要把它连接并执行,连接一个目标文件的基本语法为:

ld filename.o -o filename

 

这里 filename.o是目标文件名,而filename 是输出(可执行) 文件。

GAS使用的是AT&T的语法而不是Intel的语法,这就再次说明了AT&T语法是Unix世界的标准,你必须熟悉它。

 

如果要使用GNCC编译器gcc,就可以一步完成汇编和连接,例如:

 

gcc -o example example.S

   

   这里,example.S是你的汇编程序,输出文件(可执行文件)名为example。其中,扩展名必须为大写的S,这是因为,大写的S可以使gcc自动识别汇编程序中的C预处理命令,像#include#define#ifdef #endif等,也就是说,使用gcc进行编译,你可以在汇编程序中使用C的预处理命令。

2.  AT&T中的节(Section

     AT&T的语法中,一个节由.section关键词来标识,当你编写汇编语言程序时,至少需要有以下三种节:

.section .data 这种节包含程序已初始化的数据,也就是说,包含具有初值的那些变量,例如:

              hello     : .string "Hello world!\n"

              hello_len : .long 13

 .section .bss:这个节包含程序还未初始化的数据,也就是说,包含没有初值的那些变量。当操作

  系统装入这个程序时将把这些变量都置为0,例如:

 

      name      : .fill 30   # 用来请求用户输入名字

             name_len  : .long  0   # 名字的长度 (尚未定义)

       当这个程序被装入时,name name_len都被置为0。如果你在.bss节不小心给一个变量赋了初值,这个值也会丢失,并且变量的值仍为0

使用.bss比使用.data的优势在于,.bss节不占用磁盘的空间。在磁盘上,一个长整数就足以存放.bss节。当程序被装入到内存时,操作系统也只分配给这个节4个字节的内存大小。 

注意:编译程序把.data.bss4字节上对齐(align),例如,.data总共有34字节,那么编译程序把它对其在36字节上,也就是说,实际给它36字节的空间。

.section .text :这个节包含程序的代码,它是只读节,而.data .bss是读/写节。

 

3.汇编程序指令(Assembler Directive

    上面介绍的.section就是汇编程序指令的一种,GNU汇编程序提供了很多这样的指令(directiv),这种指令都是以句点(.)为开头,后跟指令名(小写字母),在此,我们只介绍在内核源代码中出现的几个指令(以arch/i386/kernel/head.S中的代码为例)。

1ascii "string"...

.ascii 表示零个或多个(用逗号隔开)字符串,并把每个字符串(结尾自动加0“字节)中的字符放在连续的地址单元。

还有一个与.ascii类似的.ascizz代表0“,即每个字符串结尾自动加一个”0“字节,例如:

int_msg:

         .asciz "Unknown interrupt\n"

2.byte 表达式

     .byte表示零或多个表达式(用逗号隔开),每个表达式被放在下一个字节单元。

3.fill 表达式

     形式:.fill repeat , size , value

     其中,repeatsize value都是常量表达式。Fill的含义是反复拷贝size字节。Repeat可以大于等于0size也可以大于等于0,但不能超过8,如果超过8,也只取8。把repeat字节以8个为一组,每组的最高4个字节内容为0,最低4字节内容置为value

     Size value为可选项。如果第二个逗号和value值不存在,则假定value0。如果第一个逗号和size不存在,则假定size1

     例如,在Linux初始化的过程中,对全局描述符表GDT进行设置的最后一句为:

     .fill NR_CPUS*4,8,0             /* space for TSS's and LDT's */

     因为每个描述符正好占8个字节,因此,.fill给每个CPU留有存放4个描述符的位置。

4.globl symbol

     .globl使得连接程序(ld)能够看到symbl。如果你的局部程序中定义了symbl,那么,与这个局部程序连接的其他局部程序也能存取symbl,例如:

     .globl SYMBOL_NAME(idt)

     .globl SYMBOL_NAME(gdt)

     定义idtgdt为全局符号。

 

5quad bignums

.quad表示零个或多个bignums(用逗号分隔),对于每个bignum,其缺省值是8字节整数。如果bignum超过8字节,则打印一个警告信息;并只取bignum最低8字节。

例如,对全局描述符表的填充就用到这个指令:

.quad 0x00cf9a000000ffff        /* 0x10 kernel 4GB code at 0x00000000 */

.quad 0x00cf92000000ffff        /* 0x18 kernel 4GB data at 0x00000000 */

.quad 0x00cffa000000ffff        /* 0x23 user   4GB code at 0x00000000 */

.quad 0x00cff2000000ffff        /* 0x2b user   4GB data at 0x00000000 */

 

6rept count

     .rept指令与.endr指令之间的行重复count次,例如

        .rept   3

        .long   0

        .endr

    相当于

        .long   0

        .long   0

        .long   0

 7space size , fill

  这个指令保留size字节的空间,每个字节的值为fillsize fill都是常量表达式。如果逗号和fill被省略,则假定fill0,例如在arch/i386/bootl/setup.S中有一句:

  .space  1024

  表示保留1024字节的空间,并且每个字节的值为0

 8.word expressions

   这个表达式表示任意一节中的一个或多个表达式(用逗号分开),表达式的值占两个字节,例如:

  gdt_descr:

        .word GDT_ENTRIES*8-1

   表示变量gdt_descr的置为GDT_ENTRIES*8-1

 9.long expressions

    这与.word类似

 10.org new-lc , fill

    把当前节的位置计数器提前到new-lcnew location counter)。new-lc或者是一个常量表达式,或者是一个与当前子节处于同一节的表达式。也就是说,你不能用.org横跨节:如果new-lc是个错误的值,则.org被忽略。.org只能增加位置计数器的值,或者让其保持不变;但绝不能用.org来让位置计数器倒退。

   注意,位置计数器的起始值是相对于一个节的开始的,而不是子节的开始。当位置计数器被提升后,中间位置的字节被填充值fill(这也是一个常量表达式)。如果逗号和fill都省略,则fill的缺省值为0

  例如:.org 0x2000

        ENTRY(pg0)

  表示把位置计数器置为0x2000,这个位置存放的就是临时页表pg0