汇编 "Hello World"

原文地址："Hello World" in Assembly

原作者：jacobbramley

即便是对于有经验的软件工程师而言，汇编语言也是一项极具挑战的事物。大多数时候，一系列奇怪的指令和符号很难让人读懂；这就是为什么我们使用 C 语言这样的语言；采用此类语言时，编译器会处理这些指令和符号，而无须您进行读取。但是，了解处理器的指令集可以更为轻松地发现和实施 C 语言级优化，并且将有助于您了解程序实际上正在执行的操作。此外，它还使您能针对 C 语言环境下很难实施的特定任务创建一些微调代码。别的不说，至少它十分有趣。

本文旨在提供有关 ARM 汇编语言的简单指令。代码将以您可以读懂的方式显示出来，而无须了解每个指令的细微之处和具体之处。今后发布的博文将更为详细地说明该机制。

工具

为了执行任何兴趣的功能，您需要一台 ARM 设备和一个适用的工具链。如果您拥有一台功能相对强大、且配备桌面操作系统（如 Ubuntu）的设备，则可以直接在系统板上执行；这就是本地开发。在 Ubuntu 上，您可以使用内置的 apt-get 实用程序获取工具链；只需输入 apt-get install build-essential（作为根），就可获取相对较新的 GCC 版本。此种情况下，此类开发与在您 PC 执行上的开发非常相似，唯一不同之处在于您要写入 ARM 汇编代码，而非 x86 汇编代码。

如果您没有功能非常强大的 ARM 设备或者您的平台不支持轻松执行本地构建，则可能要使用一个交叉编译器。您可以从 Code Sourcery 公司网站免费下载 ARM 交叉处理器；这其实是一个预先构建的 ARM 交叉处理器（和汇编程序），因此不必担心需要自己亲自构建。此种情况下，必须在 PC 上编译您的代码，然后将二进制迁移至您的平台以便在此处执行。

汇编文件

汇编实际上是一种可人工读取计算机代码的形式。每个汇编指令均会将或多或少地映射至一个计算机指令，以便您可以较好地控制处理器正在执行的操作。它的语法比 C

语言更为简单；您不能组成复杂的复合语句，除非明确列出了语句计算所需的指令。例如，C

语言表达式 a=(b+c)*d

可能类似于

ARM 汇编的表达式：

add r0, r1, r2   
mul r0, r3, r0 
 

表达式必须拆分为a=(b+c) 和 a=a*d 两部分。

请记住，即便大多数汇编程序正在执行相同的作业，它们也会使用不同的语法，这一点十分重要。例如，汇编程序在 ARM 的 RVCT 中使用的语法不同于 GNU 汇编程序在 GCC 中使用的语法。此处，我们默认使用 GCC 语法，这是因为 GCC 工具目前免费提供并适用于多个平台。另外，GNU 汇编程序针对每个平台使用不同的行注释分隔符。就 ARM 而言，它为@。GNU 汇编程序还允许使用 C 语言类型的多行注释（如 "/* ...*/"）。

Hello World

标准 C 语言实施

对于许多而言，传统的入门程序为 "Hello World"

程序。在 C 语言中，这看起来类似：

#include <stdio.h>   

int main(void) {
printf("Hello, world.\n");
return0;
}
 

这非常好，但是它实际上对于处理器而言意味着什么呢？它的执行方式如何？相同程序的汇编版本十分相似。我不会在此处详述每种指令，但是我将展示代码，并会在今后的博文中讨论各种不同的机制。

汇编实施

方便起见，完整的示例程序已随附在此页面上，同时也在下文列出：

     .syntax unified   

     @ --------------------------------   
.global main   
 main:   
     @ Stack the return address (lr) in addition to a dummy register (ip) to   
     @ keep the stack 8-byte aligned.   
     push    {ip, lr}   

     @ Load the argument and perform the call. This is like 'printf("...")' in C.   
     ldr     r0, =message   
     bl      printf   

     @ Exit from 'main'. This is like 'return 0' in C.   
     mov     r0, #0    @ Return 0.   

     @ Pop the dummy ip to reverse our alignment fix, and pop the original lr   
     @ value directly into pc — the Program Counter — to return.   
     pop     {ip, pc}   

     @ --------------------------------   
     @ Data for the printf calls. The GNU assembler's ".asciz" directive   
     @ automatically adds a NULL character termination.   
message:   
    .asciz "Hello, world.\n"  
 

我们可以使用下列命令汇编并运行此程序（针对 ARM Linux 等类似平台）：

gcc -o hello_world hello_world.s   
$ ./hello_world  
 

您将在控制台上看到 "Hello, world." 文本。

如果您正在使用交叉编译器（如 RVCT 或 Code Sourcery 版本的 GCC），则需要在 PC 上运行第一个步骤 - 可能是使用类似于 arm‑none‑linux‑gnueabi‑gcc 的内容替换gcc — 然后在运行程序之前将输出二进制复制到 ARM 目标。

如果您对这如何与 C 语言编译器将执行的操作相关感到好奇，请尝试使用 gcc -S hello_world.c -O2 而非常用的编译命令编译 C 语言版本。您还可以使用 objdump 检查现有对象或二进制，以便分解输出。如果您向编译器提供不同的 -O 标记，则会存在少许细微之处，并且您将看到不同的结果。编译器输出也会因编译器版本而有所不同。

各种机制和指令的详细信息将在其他博文中予以讨论，但是从该示例中可以看到，C 语言和汇编实施之间的近似映射应该很明显。