GNU 汇编语法基础

目录

一、引言

二、GNU 汇编基本结构

1.指令格式

2.注释

3. 段

三、寄存器和寻址方式

1.寄存器命名

2.寻址方式

四、指令集 

1.数据传送指令

2.算术运算指令 

3.逻辑运算指令

4.控制流指令 

五、宏和函数 

1.宏定义

2. 函数定义

六、总结

一、引言

        在嵌入式系统开发和底层编程中，汇编语言是一种强大的工具。GNU 汇编器（Gas）是一种广泛使用的汇编器，支持多种处理器架构。本文将深入介绍 GNU 汇编语法，帮助读者更好地理解和使用汇编语言。

二、GNU 汇编基本结构

1.指令格式

• GNU 汇编指令通常由操作码和操作数组成。操作码表示要执行的操作，操作数可以是寄存器、内存地址或立即数。
• 例如，mov r0, #10表示将立即数 10 加载到寄存器 r0 中。

2.注释

• ‌GNU 汇编中的注释使用@符号表示。‌在GNU汇编语法中，@符号用于标识注释，类似于C语言中的//或/* */。注释可以出现在指令的后面，用于解释指令的功能或用途。
• 例如:            add:MOVS R0,#0X12@设置 R0=0X12    这行代码中， @设置 R0=0X12 就是注释部分，用于解释add:MOVS R0,#0X12这条指令的作用是将R0寄存器的值设置为0X12

3. 段

• GNU 汇编将代码和数据分为不同的段。常见的段包括.text（代码段）、.data（数据段）和.bss（未初始化数据段）。
• 代码段用于存储可执行的指令，数据段用于存储已初始化的数据，未初始化数据段用于存储未初始化的数据，在程序加载时会被初始化为零。

三、寄存器和寻址方式

1.寄存器命名

• GNU 汇编使用特定的命名约定来表示不同的寄存器。例如，在 ARM 架构中，寄存器 r0-r15 分别表示不同的通用寄存器。
• 寄存器的命名可以在指令中直接使用，例如mov r0, r1表示将寄存器 r1 的值复制到寄存器 r0 中。

2.寻址方式

• GNU 汇编支持多种寻址方式，包括立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址加偏移寻址等。
• 立即寻址：操作数是一个立即数，直接在指令中给出。例如，mov r0, #10表示将立即数 10 加载到寄存器 r0 中。
• 寄存器寻址：操作数是一个寄存器，直接在指令中给出寄存器的名称。例如，mov r0, r1表示将寄存器 r1 的值复制到寄存器 r0 中。
• 寄存器间接寻址：操作数是一个内存地址，通过寄存器间接给出。例如，ldr r0, [r1]表示将寄存器 r1 所指向的内存地址中的值加载到寄存器 r0 中。
• 基址加偏移寻址：操作数是一个内存地址，通过基址寄存器加上偏移量给出。例如，ldr r0, [r1, #4]表示将寄存器 r1 加上偏移量 4 所指向的内存地址中的值加载到寄存器 r0 中。

四、指令集 

1.数据传送指令

• 数据传送指令用于在寄存器和内存之间或寄存器之间传送数据。常见的数据传送指令包括mov、ldr和str等。
• mov指令用于将一个值从一个源操作数复制到一个目标操作数。例如，mov r0, #10表示将立即数 10 加载到寄存器 r0 中。
• ldr指令用于从内存中加载数据到寄存器中。例如，ldr r0, [r1]表示将寄存器 r1 所指向的内存地址中的值加载到寄存器 r0 中。
• str指令用于将寄存器中的数据存储到内存中。例如，str r0, [r1]表示将寄存器 r0 的值存储到寄存器 r1 所指向的内存地址中。

2.算术运算指令 

• 算术运算指令用于执行加法、减法、乘法和除法等算术运算。常见的算术运算指令包括add、sub、mul和div等。
• add指令用于将两个操作数相加，并将结果存储在目标操作数中。例如，add r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值相加，并将结果存储在寄存器 r0 中。
• sub指令用于将两个操作数相减，并将结果存储在目标操作数中。例如，sub r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值相减，并将结果存储在寄存器 r0 中。
• mul指令用于将两个操作数相乘，并将结果存储在目标操作数中。例如，mul r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值相乘，并将结果存储在寄存器 r0 中。
• div指令用于将两个操作数相除，并将结果存储在目标操作数中。例如，div r0, r1, r2表示将寄存器 r1 除以 r2，并将结果存储在寄存器 r0 中。

3.逻辑运算指令

• 逻辑运算指令用于执行与、或、异或等逻辑运算。常见的逻辑运算指令包括and、orr和eor等。
• and指令用于将两个操作数进行与运算，并将结果存储在目标操作数中。例如，and r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值进行与运算，并将结果存储在寄存器 r0 中。
• orr指令用于将两个操作数进行或运算，并将结果存储在目标操作数中。例如，orr r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值进行或运算，并将结果存储在寄存器 r0 中。
• eor指令用于将两个操作数进行异或运算，并将结果存储在目标操作数中。例如，eor r0, r1, r2表示将寄存器 r1 和 r2 的值进行异或运算，并将结果存储在寄存器 r0 中。

4.控制流指令 

• 控制流指令用于改变程序的执行流程。常见的控制流指令包括b（跳转）、bl（带链接的跳转）、cmp（比较）和branch（条件跳转）等。
• b 指令用于无条件跳转。例如，b label表示跳转到标签label处继续执行。
• bl 指令用于带链接的跳转，即在跳转的同时将下一条指令的地址存储到链接寄存器中。例如，bl function表示跳转到函数function处执行，并将返回地址存储到链接寄存器中。
• cmp指令用于比较两个操作数，并根据比较结果设置条件标志位。例如，cmp r0, r1表示比较寄存器 r0 和 r1 的值，并根据比较结果设置条件标志位。
• branch指令用于根据条件标志位进行条件跳转。例如，beq label表示如果相等标志位为 1，则跳转到标签label处继续执行。

五、宏和函数 

1.宏定义

GNU 汇编支持宏定义，可以将一段代码定义为一个宏，并在需要的地方进行展开。宏定义可以提高代码的可读性和可维护性。

例如，以下是一个宏定义的示例：

.macro add_two_numbers a, b
    add \a, \a, \b
.endm

在这个例子中，定义了一个名为 add_two_numbers 的宏，它接受两个参数a和b，并将参数b的值加到参数a上。在代码中，可以使用以下方式调用这个宏：

add_two_numbers r0, r1

这将展开为add r0, r0, r1，即将寄存器 r1 的值加到寄存器 r0 上。

2. 函数定义

GNU 汇编也支持函数定义，可以将一段代码定义为一个函数，并在需要的地方进行调用。函数定义可以提高代码的可读性和可维护性。

例如，以下是一个函数定义的示例：

function:
    push {lr}
    add r0, r0, r1
    pop {pc}

在这个例子中，定义了一个名为function的函数，它接受两个参数r0和r1，并将参数r1的值加到参数r0上。在代码中，可以使用以下方式调用这个函数：

bl function

这将跳转到函数function处执行，并将返回地址存储到链接寄存器中。当函数执行完毕后，将返回地址从链接寄存器中弹出，并继续执行下一条指令。

六、总结

        GNU 汇编语法是一种强大的底层编程工具，它可以帮助开发者更好地理解和控制计算机的底层操作。本文介绍了 GNU 汇编的基本结构、寄存器和寻址方式、指令集、宏和函数等方面的内容，希望能够帮助读者更好地掌握 GNU 汇编语法。在实际应用中，开发者可以根据具体的需求选择合适的汇编指令和编程技巧，以提高程序的性能和效率。同时，也可以结合高级编程语言和汇编语言，实现更加复杂的程序功能。