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Linux 汇编语言开发指南 肖文鹏 (xiaowp@263.net), 北京理工大学计算机系硕士研究生 简介： 汇编语言的优点是速度快，可以直接对硬件进行操作，这对诸如图形处理等关键应用是非常重要的。 Linux 是一个用 C 语言开发的操作系统，这使得很多程序员开始忘记在 Linux 中还可以直接使用汇编这一 底层语言来优化程序的性能。本文为那些在Linux 平台上编写汇编代码的程序员提供指南，介绍 Linux 汇编 语言的语法格式和开发工具，并辅以具体的例子讲述如何开发实用的Linux 汇编程序。 本文的标签: linux, linux 下的汇编, 内核, 备忘, 编码 标记本文！ 一、简介 作为最基本的编程语言之一，汇编语言虽然应用的范围不算很广，但重要性却勿庸置疑，因为它能够完成许多 其它语言所无法完成的功能。就拿 Linux 内核来讲，虽然绝大部分代码是用 C 语言编写的，但仍然不可避免 地在某些关键地方使用了汇编代码，其中主要是在 Linux 的启动部分。由于这部分代码与硬件的关系非常密 切，即使是 C 语言也会有些力不从心，而汇编语言则能够很好扬长避短，最大限度地发挥硬件的性能。 大多数情况下 Linux 程序员不需要使用汇编语言，因为即便是硬件驱动这样的底层程序在 Linux 操作系统中 也可以用完全用 C 语言来实现，再加上 GCC 这一优秀的编译器目前已经能够对最终生成的代码进行很好的 优化，的确有足够的理由让我们可以暂时将汇编语言抛在一边了。但实现情况是 Linux 程序员有时还是需要 使用汇编，或者不得不使用汇编，理由很简单：精简、高效和 libc 无关性。假设要移植 Linux 到某一特定的 嵌入式硬件环境下，首先必然面临如何减少系统大小、提高执行效率等问题，此时或许只有汇编语言能帮上忙 了。 汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，它具有如下一些优点： • 能够直接访问与硬件相关的存储器或 I/O 端口； • 能够不受编译器的限制，对生成的二进制代码进行完全的控制； • 能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁； • 能够根据特定的应用对代码做最佳的优化，提高运行速度； • 能够最大限度地发挥硬件的功能。 同时还应该认识到，汇编语言是一种层次非常低的语言，它仅仅高于直接手工编写二进制的机器指令码，因此 不可避免地存在一些缺点： • 编写的代码非常难懂，不好维护； • 很容易产生 bug，难于调试； • 只能针对特定的体系结构和处理器进行优化； • 开发效率很低，时间长且单调。 Linux 下用汇编语言编写的代码具有两种不同的形式。第一种是完全的汇编代码，指的是整个程序全部用汇 编语言编写。尽管是完全的汇编代码，Linux 平台下的汇编工具也吸收了 C 语言的长处，使得程序员可以使 用 #include、#ifdef 等预处理指令，并能够通过宏定义来简化代码。第二种是内嵌的汇编代码，指的是可以 嵌入到C 语言程序中的汇编代码片段。虽然 ANSI 的 C 语言标准中没有关于内嵌汇编代码的相应规定，但 各种实际使用的 C 编译器都做了这方面的扩充，这其中当然就包括 Linux 平台下的 GCC。 回页首 二、Linux 汇编语法格式 绝大多数 Linux 程序员以前只接触过DOS/Windows 下的汇编语言，这些汇编代码都是 Intel 风格的。但 在 Unix 和 Linux 系统中，更多采用的还是 ATT 格式，两者在语法格式上有着很大的不同： 1. 在 ATT 汇编格式中，寄存器名要加上 % 作为前缀；而在 Intel 汇编格式中，寄存器名不需要加 前缀。例如： ATT 格式 Intel 格式 pushl %eax push eax 2. 在 ATT 汇编格式中，用 $ 前缀表示一个立即操作数；而在 Intel 汇编格式中，立即数的表示不用 带任何前缀。例如： ATT 格式 Intel 格式 pushl $1 push 1 3. ATT 和 Intel 格式中