Linux汇编（使用场合、AT&T、嵌入C）

_nosay

• Linux内核使用汇编的场合
  

    汇编看起来是一门很装逼的语言，乱七八糟的，很多人对这门语言的第一错觉肯定是：大牛才会去碰。
    其实不是这样，语言只负责表达，熟悉了都一样，高级语言在表达方面确实更有优势一些，但从整个编程的大局观来看，难的主要是构思和想法，表达是次要的，所以不要过于吹嘘自己用的语言最天下无敌，大型的程序不用面向对象语言就不行等等，举个最简单的例子，Linux内核这么大个程序，怎么都是c和汇编写的呢，是吧。每种语言都有适合使用它的场合，比如对内存/执行效率要求不高，对开发进度要求比较高的，c++可能比较合适，对内存/执行效率要求较高的，c可能就比较合适。
    汇编在Linux内核中使用的场合大致有如下几点：
    ① 对指令块大小有特殊限制的，比如系统引导程序，由于要能装进引导区（即第一个扇区），所以必须用汇编写甚至机器码编写，才能做到精打细算；
        分享一个有意思的东西，但需要一点背景知识：
        @ 机器码“75 xx”，表示一条jnz汇编指令，跳转“xx+当前机器码长度（2byte）”这么远，比如“75 00”相当于“jnz 02”，“75 EF”相当于“jnz 0”（没跳！）
        @ 机器码“04 AC”，表示一条“ADD AL, 0AC”汇编指令（先不要纠结机器码是怎么来的，不看Intel文档，自己看不出来规律的）
        @ 机器码“AC”，表示汇编指令lodsb
        OK，背景知识够了，其实就是知道三个对应关系：“75 xx”-jnz x、“04 AC”-ADD AL, 0AC、“AC”-lodsb。
        现在如果想表达这样一段逻辑：

1. ; 伪代码
   
2. if ZF=0
   
3.     lodsb
   
4. else
   
5.     add al, 0AC

复制代码

       代码1，生成机器码“75 04 04 AC EB 01 AC”：

1. jnz 1
   
2. add al, 0AC
   
3. jmp 2
   
4. 1:
   
5. lodsb
   
6. 2:

复制代码

       代码2，生成机器码“75 01 04 AC”：

1. jnz $+1
   
2. add al, 0AC

复制代码

       C程序→汇编程序→机器码，整个过程由编译器完成，所以这两个过程都可能有优化空间，比如上述例子经过手动优化一下，利用了“add al, 0AC”指令中现存的“AC”，就为最终的可执行程序节省了3个字节。
    ② 对执行效率要求极高的场合，同①，编译器编译出来的代码，在执行过程上可能不是最优；
    ③ 内核中经常要访问或设置一些寄存器，C语言里面没有这样的语法成分。

• AT&T格式汇编
  

    没有理解难度，需要查资料与Intel格式对比，不需要死记硬背，多看些代码自然就知道了。

• 嵌入到C语言中的汇编代码
  

    Linux内核中有纯汇编的代码文件.S，没有什么好介绍的，所以主要看一段嵌入到C函数中的汇编代码：
  
    ① 无脑将最后面的部分编号（从0开始）；
    ② 将这段代码分成两部分看：“{}”内除掉“__asm__ __volatile__();”（C地盘）、“__asm__ __volatile__();”（asm地盘）
    ③ 第一个冒号开始，表示“输出部”，表示这段代码执行完，哪些变量或寄存器的值从逻辑上讲是会被修改的；
        第二个冒号开始，表示“输入部”，对寄存器或C地盘的变量进行初始化；
        第三个冒号开始，表示“损坏部”，~!@#$^&……
        其中"aa"(bb)这种，不妨认为它是一种“捆绑”操作，比如"=&c"(d0)，就表示将ecx寄存器与d0变量“捆绑”，修改ecx就是修改d0，修改d0就是修改ecx（关于更多类似&c代表ecx这种，需要自己查资料总结，不需要死记硬背）。
        另外，除了可以用"&c"表示“捆绑对象”外，还可以用编号，比如"1" ((long) to)，表示将编号1处的edi寄存器/d1变量，与C的to参数“捆绑”。
    ④ 数据拷贝是个非常底层的操作，系统随便运行一会，就不知道要调用多少多少多少次，所以运行效率就非常重要，所以虽然__memcpy()是个C函数，但内部完全用汇编编写，会比C写出来再经过编译得到的更精悍。        分如下几个步骤分析它的逻辑：
        @ 初始化（看输入部）：0/ecx/d0 = n/4, q(eax/ebx/ecx/edx之一) = n, 1/eid = to, 2/esi = from；
        @ "rep; movsl\n\t"：重复执行movsl n/4（ecx）次，页movsl是从esi拷由4byte到edi，并esi+4, edi+4，执行完可能还剩1/2/3byte没有拷贝；
        @ "testb $2,%b4\n\t"：AT&T要求立即数前面要加$，%加编号表示去输入/输出部对应，所以这句就是判断%b4（n）的低第二位是否为1，如果为1，则至少还有2byte没有拷，则执行movsw再拷2byte，否则"je 1f\n\t"（"f"表示forward，往前方最近的1标号处跳转，也有"je 1b\n\t"）；
        @ "1:testb $1,%b4\n\t"：经过以上的步骤，现在最多还剩1byte没的拷，如同上一步的的道理，进行处理，代码就执行完了。