汇编语言程序设计读书笔记（2）- 相关工具64位系统篇

汇编语言程序设计一书，在32位系统下应该不会有什么问题，然而在64位系统下，则会有些不一样的地方。有些程序范例还会汇编错误或者执行错误。

博主所用系统为CentOS v6.4 x64。本文主要解决32位的汇编程序如何在64位环境下汇编、连接，而不论述64位汇编语言如何设计。

1. 64位系统下编译32位的C程序

以程序test5.c为例，程序代码很简单，如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char str[4];
	str[0]='f';
	str[1]='g';
	str[2]='j';
	str[3] = 0;
	printf("CPU id is %s
", str);
	exit(0);
}

这个C源程序没有什么32位还是64位之说，用gcc编译后，在64位系统下就得到64位的elf文件，执行也不会有问题，如下图所示：

上图用file test5很清楚的看到是64-bit的文件。

那么怎么编译成32位的程序呢？用-m32参数。会发现有错误，错误如下：

对于警告和exit不兼容，可以包含头文件stdlib.h就可以解决。

对于gnu/stubs-32.h：没有哪个文件或目录，需要安装glibc-devel和glibc-devel.i686。对于CentOS，安装命令为：yum install glibc-devel和yum install glibc-devel.i686。

yum install glibc-devel，如下图：

yum install glibc-devel.i686，如下图：

之后使用-m32编译，就不会再发生问题了。如下图：

上图用file test5很清楚的看到是32-bit的文件。

总结以上主要有三点：

64位系统下编译32位程序使用-m32参数，即gcc –m32 –o output_file input_file.c

提示隐式声明与内建函数’exit’不兼容的警告，增加#include <stdlib.h>来解决

gnu/stubs-32.h：没有哪个文件或目录的错误，需要安装glibc-devel和glibc-devel.i686来解决

2. 64位系统下汇编32位的汇编程序

1). 64位汇编和32位汇编不同

汇编语言64位和32位是很不一样的，这里提供一份Intel官方的对64位的汇编简单介绍的pdf文档下载： Introduction_to_x64_Assembly。虽然该文档按照微软的MASM的格式来说明的，但是还是可以得到一些我们需要的信息，从该文档中可以知道64位的寄存器已经和32位的不一样了，比如64位寄存器是rax，rbx等，低32位的才是使用eax，ebx。

对于系统调用，64位系统和32位系统大大不一样了，比如sys_write的系统调用，32位系统和64位系统分别如下：

32位的sys_write(stdout, str, length)的汇编调用

# sys_write(stdout, str, length)的汇编调用
movl $4, %eax
movl $stdout,  %ebx
movl $str, %ecx
movl $length, %edx
int $0x80

64位的sys_write(stdout, str, length)的汇编调用

# 64位的sys_write(stdout, str, length)的汇编调用
movq  $1, %rax
movq $stdout, %rdi
movq $str, %rsi
movq $length, %rdx
syscall

虽然出于兼容性，32位系统的调用仍然可以在64位系统上运行，但两者已经大大不一样了。本文不是论述如何写64位汇编语言的，而是为了解决32位的汇编代码可以在64位环境下运行。

2). 64位系统下用as和ld汇编32位的汇编程序

那么怎样在64位系统中汇编32位的汇编程序呢？以以下例子cpuid2.s为例，代码为：

# cpuid2.s file
.section .data
output:
    .asciz "CPUID is '%s'
"
.section .bss
    .lcomm buffer, 12
.section .text
.globl _start
_start:
    nop
    movl $0, %eax
    cpuid

    movl $buffer, %edi
    movl %ebx, (%edi)
    movl %edx, 4(%edi)
    movl %ecx, 8(%edi)

    pushl $buffer
    pushl $output
    call printf

    addl $8, %esp

    pushl $0
    call exit
	

这个代码的具体实现，后续的章节会介绍。目前只知道是用于输出CPU厂商ID字符串的就行了。

在64位系统下，如果按照书中所述的那样as和ld，会产生错误，如下图：

说是push操作无效。

如果不修改源代码为64位的汇编，要解决这个问题，就需要命令64位系统按照32位的去汇编，as参数是--32， ld参数是-m elf_i386。如下图：

file cpuid2可以看到确实是32位的文件，而且执行也没有问题。这里要特别对ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o cpuid2 -L/lib -lc cpuid2.o这行命令进行说明。

-m elf_i386：表示按照elf_i386的模块进行连接，即32位的。

-lc: 因为程序中调用了标准的C库函数printf和exit，因此需要连接C动态库libc.so，所以需要参数-lc来指定连接的库文件，一般而言libxxx.so采用-lxxx的参数。

-L/lib：博主的系统有多个libc.so，包括64位的，32位的，arm结构的，如下图所示，能搜出很多个libc.so。

而/lib/libc.so才是32位x86系统所需要的动态库，所以使用-L/lib来指定库文件的路径，那么-L/lib –lc就指定了连接的是/lib/libc.so。

-dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2：用于运行时动态加载libc.so动态库的。否则执行生成的可执行文件时会出错。

3). 64位系统下用gcc汇编32位的汇编程序

还是以上面的cpuid2.s为例，使用gcc -m32的参数进行汇编成32位的系统文件，特别的，这里由于没有main函数，而是用_start做入口点，因此需要使用参数 –nostdlib，如下图：

对gcc -nostdlib -m32 -o cpuid2 cpuid2.s -L/lib -lc进行说明。

-m32：按照32位的编译。

-nostdlib：如果没有这个参数，gcc会连接gnu库的函数，该函数会以_start为进入点，执行一段程序后，跳到main执行，而这个汇编源程序中用_start做进入点，而且没有main，因此，没有这个参数的话，会提示没有main定义以及重复定义_start的错误。加了这个参数后，则不会去连接gnu函数。

综上所述，64位系统下汇编32位汇编程序的做法是：

as --32 –o output_file.o input_file.s

ld –m elf_i386 –dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 –o output_file –L/path –llibname input_file.s

或者

gcc –m32 –nostdlib –o output_file –L/path –llibname input_file.s