80386 ATT汇编语法

gcc的预处理，不进行编译、汇编或链接

gcc选项-E                       仅作预处理，不进行编译、汇编或链接。-S                       编译到汇编语言，不进行汇编和链接，-c                       编译、汇编到目标代码，不进行链接。-o <文件>                输出到 <文件>。-pie                     生成动态链接的位置无关可执行文件。-shared                  生成一个共享库。-x <语言>                指定其后输入文件的语言。允许的语言包括：c、c++、assembler、none‘none’意味着恢复默认行为，即根据文件的扩展名猜测源文件的语言。

[hao@bogon qemu-demo]$ gcc -v -c test.S -o test.o
使用内建 specs。
COLLECT_GCC=gcc
OFFLOAD_TARGET_NAMES=nvptx-none
OFFLOAD_TARGET_DEFAULT=1
目标：x86_64-redhat-linux
配置为：../configure --enable-bootstrap --enable-host-pie --enable-host-bind-now --enable-languages=c,c++,fortran,lto --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=http://bugzilla.redhat.com/bugzilla --enable-shared --enable-threads=posix --enable-checking=release --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --with-gcc-major-version-only --enable-plugin --enable-initfini-array --without-isl --enable-multilib --with-linker-hash-style=gnu --enable-offload-targets=nvptx-none --without-cuda-driver --enable-gnu-indirect-function --enable-cet --with-tune=generic --with-arch_64=x86-64-v2 --with-arch_32=x86-64 --build=x86_64-redhat-linux --with-build-config=bootstrap-lto --enable-link-serialization=1
线程模型：posix
Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
gcc 版本 11.4.1 20231218 (Red Hat 11.4.1-3) (GCC)
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-c' '-o' 'test.o' '-mtune=generic' '-march=x86-64-v2'/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/11/cc1 -E -lang-asm -quiet -v test.S -mtune=generic -march=x86-64-v2 -fno-directives-only -o /tmp/ccZppfRe.s
忽略不存在的目录“/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/include-fixed”
忽略不存在的目录“/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/../../../../x86_64-redhat-linux/include”
#include "..." 搜索从这里开始：
#include <...> 搜索从这里开始：/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/include/usr/local/include/usr/include
搜索列表结束。
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-c' '-o' 'test.o' '-mtune=generic' '-march=x86-64-v2'as -v --64 -o test.o /tmp/ccZppfRe.s
GNU assembler version 2.35.2 (x86_64-redhat-linux) using BFD version version 2.35.2-43.el9
COMPILER_PATH=/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/11/:/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/11/:/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/../../../../lib64/:/lib/../lib64/:/usr/lib/../lib64/:/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/11/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-c' '-o' 'test.o' '-mtune=generic' '-march=x86-64-v2' '-dumpdir' 'test.'

预处理

gcc -E test.c -o test.S

将头文件内容包含到源文件中。生成test.S文件。

编译

gcc -E test.S -o /tmp/ccZppfRe.s

将预处理文件编译成汇编语言文件。

汇编

as --64 -o test.o /tmp/ccZppfRe.s

将汇编语言文件编译成目标文件。

8.8.2 AT&T语法与英特尔语法

AT&T 汇编语法，通常称为 GAS 语法(GNU as汇编器的语法)。保持与gcc的输出的兼容性。

为了保持与gcc的输出的兼容性，as支持AT&T System V/386汇编程序语法。这与英特尔的语法大不相同。我们之所以提到这些差异，是因为几乎所有80386文档都只使用了Intel语法。这两种语法之间的显著区别在于：

• AT&T立即数操作数前面是“$”；英特尔立即数操作数不受限制（英特尔的“push 4”是AT&T的“pushl $4”）。
  AT&T寄存器操作数前面有“%”；英特尔寄存器操作数不受限制。
  AT&T绝对（与PC相对）跳转/调用操作数的前缀为“*”；它们在英特尔语法中是不受限制的。

操作	AT&T	INTEL
立即数操作	pushl $4	push 4
寄存器操作	pushl %ax	push ax
绝对跳转/调用操作	jmp *0x100;call *0x100	jmp 0x100; call 0x100

• AT&T和Intel语法对源操作数和目标操作数使用相反的顺序。英特尔的“add eax，4”就是“addl $4，%eax”。为了与以前的Unix汇编程序兼容，保留了“source，dest”约定。

操作	AT&T	INTEL
源操作数和目标操作数	addl $4，%eax	add eax，4
	【source， dest】	【dest， source】

将4放入寄存器eax中。

• 在AT&T语法中，内存操作数的大小由操作码名称的最后一个字符决定。操作码后缀’b’、'w’和’l’指定字节（8位）、字（16位）和长（32位）内存引用。英特尔语法通过在内存操作数（而不是操作码本身）前面加上“byte ptr”、“word ptr”和“dword ptr”来实现这一点。因此，英特尔的“mov al，byte ptr foo”在AT&T语法中是“movb foo，%al”。

操作	AT&T	INTEL
内存操作数的大小	movb foo，%al	mov al，byte ptr foo

将一个字节大小类型的foo变量放入al寄存器中。

• 立即形式的长跳转和调用在AT&T语法中是“lcall/ljmp $section, $offset”；英特尔的语法是“call/jmp far section:offset”。此外，远返回指令是AT&T语法中的“lret $stack adjust”；英特尔的语法是“ret far stack-adjust”。
• AT&T汇编程序不支持多节(section)程序。Unix风格的系统期望所有程序都是单个sections。

操作	AT&T	INTEL
立即形式的长跳转和调用	lcall/ljmp $section, $offset	call/jmp far section:offset
远返回指令	lret $stack adjust	ret far stack-adjust

8.8.3操作码命名

操作码名称后缀为一个字符修饰符，用于指定操作数的大小。字母“b”、“w”和“l”指定字节、单词和长操作数。如果指令没有指定后缀，并且它不包含内存操作数，则as会尝试根据目标寄存器操作数（约定为最后一个）填充缺少的后缀。因此，“mov%ax，%bx”等效于“movw%ax，%bx”；此外，“movw$1，%bx”等效于“movvw$1，%bx”。请注意，这与AT&T Unix汇编程序不兼容，后者认为缺少操作码后缀意味着操作数大小较长。（这种不兼容性不会影响编译器输出，因为编译器总是显式指定操作码后缀。）
在AT&T和Intel格式中，几乎所有操作码都有相同的名称。也有一些例外。符号扩展和零扩展指令需要两种大小来指定它们。它们需要一个大小来进行签名/zero-extend-from和一个大小to zero-extend to。这是通过在AT&T语法中使用两个操作码后缀来实现的。符号扩展和零扩展的基本名称是“movs…”和“movz…”在AT&T语法中（英特尔语法中的’vsx’和’movzx’）。这个操作码后缀被附加到这个基本名称上，从后缀在到后缀之前。因此，“movsbl%al，%edx”是AT&T的语法，表示“移动符号从%al扩展到%edx。”因此，可能的后缀有“bl”（从字节到长）、“bw”（从不字节到单词）和“wl”（从单词到长）。
英特尔语法转换指令
•“cbw”–将“%l”中的字节符号扩展到“%ax”中的字，
•“cwde”–将“%ax”中的扩展字符号化为“%eax”中的long，
•“cwd”–对“%ax”中的单词进行符号扩展，使其在“%dx:%ax”中变长，
•“cdq”–将“%eax”中的双字符号扩展到“%edx:%eax”的quad，
在AT&T命名中称为“cbtw”、“cwtl”、“cwtd”和“cltd”。as接受这些指令的任一命名。
远调用/跳转指令在AT&T语法中为“lcall”和“ljmp”，但在Intel约定中为“call Far”和“jump Far”。

8.8.4寄存器命名

寄存器操作数总是以“%”为前缀。80386寄存器包括

• 8个32位寄存器“%eax”（累加器）、“%ebx”、“%ecx”、”%edx“、”%ddi“、”%esi“、”%ebp“（帧指针）和”%esp“（堆栈指针）。
• 它们的8个16位低端：“%ax”、“%bx”、“%cx”、”%dx“、”%di“、”%si“、“%bp”和”%sp“。
• 8个8位寄存器：“%ah”、“%al”、“%bh”、“%l”、”%ch“、”%cl“、”%dh“和”%dl“（这些是”%ax“、”%bx“、”%cx“和”%dx“的高字节和低字节）
• 6段寄存器“%cs”（代码段）、“%ds”（数据段）、”%ss“（堆栈段）、‘%s’、”%fs“和”%gs“。
• 3个处理器控制寄存器“%cr0”、“%cr2”和“%cr3”。
• 6个调试寄存器“%db0”、“%db1”、“%db2”、“%db3”、“%tb6”和“%db7”。
• 2个测试寄存器“%tr6”和“%tr7”。
• 8浮点寄存器堆栈“%st”，或等效的‘%st(0)’, ‘%st(1)’, ‘%st(2)’,‘%st(3)’, ‘%st(4)’, ‘%st(5)’, ‘%st(6)’, and ‘%st(7)’.。

8.8.5操作码前缀

操作码前缀用于修改以下操作码。它们用于重复字符串指令、提供节(section)重写、执行总线锁定操作以及指定操作数和地址大小（在指令中，通过在通常为32位操作数的操作数前面加上“操作数大小”操作码前缀来指定16位操作数）。操作码前缀通常作为没有操作数的单行指令给出，并且必须直接位于它们所执行的指令之前。例如，“scas”（扫描字符串:scan string）指令重复使用：

	repne scas

以下是操作码前缀列表：

• 节重写前缀为“cs”、“ds”、“ss”、“es”、“fs”、“gs”。通过为内存引用指定section:memory-operand形式，可以自动添加这些值。
• 操作数/地址大小前缀“data16”和“addr16”将32位操作数/寻址更改为16位操作数或寻址。请注意，目前还不支持16位寻址模式（即8086和80286寻址模式）。
• 总线锁定前缀“lock”在执行其前面的指令期间禁止中断。（这仅在特定说明下有效；有关详细信息，请参阅80386手册）。
• 等待协处理器前缀“wait”等待协处理器完成当前指令。80386/80387组合不应该需要此功能。
• “rep”、“repe”和“repne”前缀被添加到字符串指令中，使它们重复“%ecx”次。

8.8.6内存引用

Intel语法间接内存引用的形式

section:[base + index*scale + disp]

被翻译成AT&T语法

section:disp(base, index, scale)

其中，base和index是可选的32位base寄存器和index寄存器，disp是可选的位移，scale取值1、2、4和8，乘以索引(index)以计算操作数的地址。如果未指定比例(scale)，则比例(scale)为1。节(section)指定内存操作数的可选section寄存器，并且可以覆盖默认的section寄存器（有关section寄存器默认值，请参阅80386手册）。请注意，AT&T语法中的节(section)重写前面必须有一个“%”。如果指定与默认section寄存器一致的section重写，则不会输出任何section寄存器重写前缀来汇编给定指令。因此，可以指定区段重写来强调哪个区段寄存器用于给定的内存操作数。

以下是英特尔和AT&T风格内存参考的一些示例：

AT&T: '-4(%ebp)', Intel: '[ebp - 4]'

base为“%ebp”；disp为“-4”。缺少section，使用了默认section（“%ss”用于以“%ebp”作为base寄存器进行寻址）。index和scale都不见了。

AT&T: 'foo(,%eax,4)', Intel: '[foo + eax*4]'

index为“%eax”（按scale 4缩放）；disp是“foo”。缺少所有其他字段。此处的section寄存器默认为“%d”。

AT&T: 'foo(,1)'; Intel '[foo]'

这将使用“foo”指向的值作为内存操作数。请注意，base和index都丢失了，但只有一个“，”。这是一个句法上的例外。

AT&T: '%gs:foo'; Intel 'gs:foo'

这将选择变量“foo”的内容，其中section寄存器section为“%gs”。

绝对（与PC相对）调用和跳转操作数必须以“”为前缀。
如果未指定“”，则一如既往地为跳转/调用标签选择PC相对寻址。
任何具有内存操作数的指令都必须使用操作码后缀（分别为’b’、‘w’或’l’）指定其大小（字节、字或长）。

8.8.7跳转指令的处理

跳转指令总是经过优化，以使用尽可能小的位移。这是通过每当目标足够接近时使用字节（8位）位移跳跃来实现的。如果字节位移不足，则使用长（32位）位移。我们不支持字（16位）位移跳跃（即在跳跃指令前加上“addr16”操作码前缀），因为80386坚持在添加字位移后将“%eip”屏蔽为16位。
请注意，‘jcxz’、‘jecxz’、‘sloop’、‘loopz’、‘aloope’、'loopnz’和’loopne’指令仅以字节位移形式出现，因此，如果使用这些指令（gcc不使用它们），则可能会收到错误消息（和不正确的代码）。AT&T 80386汇编程序试图通过将“jcxz-foo”扩展到

		jcxz cx_zero jmp cx_nonzero
cx_zero:jmp foo 
cx_nonzero:

8.8.8浮点

支持除压缩BCD之外的所有80387浮点类型。（添加BCD支持可能没有太大困难）。这些数据类型是16位、32位和64位整数，以及单（32位）、双（64位）和扩展（80位）精度浮点。每个支持的类型都有一个操作码后缀和一个与之相关的构造函数。操作码后缀指定操作数的数据类型。构造函数将这些数据类型构建到内存中。
•浮点构造函数是32位、64位和80位格式的“.foat”或“.ssingle”、“.double”和“.tfloat”。这些对应于操作码后缀“s”、“l”和“t”t’代表临时实数，80387仅通过’fldt’（将临时实数加载到堆栈顶部）和’fstpt’（存储临时实数和弹出堆栈）指令支持此格式。
•对于16位、32位和64位整数格式，整数构造函数为“.word”、“.long”或“.int”以及“.fquad”。相应的操作码后缀是’s’（single）、‘l’（long）和’q’（quad）。与临时实数格式一样，64位“q”格式仅存在于“fildq”（将四进制整数加载到堆栈顶部）和“fistpq”（存储四进制整数和弹出堆栈）指令中。
注册到注册操作不需要操作码后缀，因此“fst%st，%st（1）”等效于“fstl %st，%s1（1））”。

8.8.9写入16位代码

虽然GAS通常只编写“纯”32位i386代码，但它对编写在真实模式或16位保护模式代码段中运行的代码的支持有限。为此，在要以16位模式运行的汇编语言指令之前插入“.code16”指令。您可以使用“.code32”指令将GAS切换回编写正常的32位代码。
GAS在16位模式下理解的汇编语言语法与在32位模式下完全相同。任何给定指令的函数在任何模式下都是完全相同的，只要生成的目标代码是在GAS编写它的模式下执行的。因此，例如，“ret”助记符生成32位返回指令，无论它是在16位模式还是32位模式下运行。（如果GAS处于16位模式，它将向指令添加一个操作数大小前缀，以强制其返回32位。）

这意味着，首先，您可以使用gnucc编写要在真实模式或16位保护模式下运行的代码。只需插入语句“asm（“.code16”）；”在C源文件的开头，虽然gnu-cc仍将生成32位代码，但GAS将自动添加所有必要的大小前缀，使代码以16位模式运行。当然，由于gnu-cc只写小的模型代码（它不知道如何像原生x86编译器那样将段选择器附加到指针上），所以使用gnu-cc编写的任何16位代码基本上都将限制在64K的地址空间内。此外，由于GAS必须向指令中添加所有额外的地址和操作数大小前缀，因此会导致代码大小和性能损失。

请注意，将GAS置于16位模式并不意味着生成的代码必须在80386之前的16位处理器上运行。要编写在这样的处理器上运行的代码，您必须避免使用任何需要GAS输出地址或操作数大小前缀的32位结构。目前，这将相当困难，因为GAS目前只支持32位寻址模式：当写入16位代码时，它总是为任何使用非寄存器寻址模式的指令输出地址大小前缀。因此，您可以编写在16位处理器上运行的代码，但前提是该代码从不引用内存。

8.8.10笔记

有一些关于“mul”和“imul”指令的诡计值得一提。16位、32位和64位扩展乘法（基本操作码“0xf6”；“mul”的扩展码4和“imul”的扩展名5）只能以一个操作数形式输出。因此，“imul%ebx，%eax”不选择扩展乘法；扩展乘法会阻塞“%dx”寄存器，这会混淆gcc的输出。使用“imul%ebx”获取“%edx:%eax”中的64位乘积。

当第一个操作数是立即数模式表达式，第二个操作数为寄存器时，我们添加了一个双操作数形式的“imul”。这只是一个简写，因此，例如，将“%eax”乘以69，可以使用imul $69，%eax，而不是“imul $69，%eax，%eax’”。