1 x86_64 汇编风格

x86_64架构下的CPU有两种主要的汇编风格: Intel风格和AT&T风格。

这里风格是指汇编代码的书写语法，它们通过汇编器汇编生成的二进制指令是一样的，因为最终都要在x86_64架构下的CPU下运行。

支持Intel汇编风格的操作系统主要是Windows，支持AT&T汇编风格的操作系统主要是Unix以及Unix-like操作系统，这主要是因为AT&T贝尔实验室发明了Unix操作系统。

本文主要介绍AT&T汇编的基本语法。

2 AT&T 汇编

2.1 语法格式

AT&T汇编的基本语法格式如下:

// AT&T 汇编风格
mnemonic source, destination

mnemonic是助记符，比如mov。

source是源操作数。

destination是目的操作数。

从语法上看，AT&T汇编是从左向右执行，比如如下汇编代码:

// AT&T 汇编风格
mov %ax, %bx

就是将寄存器ax的内容移动到寄存器bx。

和AT&T汇编相反，大家比较熟悉的Intel汇编是从右往左执行:

// Intel 汇编风格
mnemonic destination, source

上面的mov使用Intel汇编书写就是:

// Intel 汇编风格
mov bx, ax

2.2 寄存器

AT&T汇编的一大特征就是寄存器前面有一个%，比如%ax，%rax，%bx，%rbx等。

2.3 字面量

AT&T汇编中，字面量前面都有一个$，比如:

mov $100, %ax

上面汇编代码将字面量100移动到寄存器ax。

2.4 内存寻址方式

AT&T的内存寻址方式通用语法为:

segment-override:signed-offset(base,index,scale)

segment-override是段地址。

signed-offset(base, index, scale)是段内偏移，计算方式为base + signed-offset + index * scale。

通过段地址:段内偏移，就可以定位到具体的内存。

需要注意的是，上面内存寻址语法中的每一个部分，都可以根据实际情况省略掉。省略segment-override段地址就是当前段，省略signed-offset、base、index这些值就是0，省略scale就是1。

下面给出一些寻址例子:

100         // 访问 当前段:100 处内存
%es:100     // 访问 es:100 处内存
(%eax)     // 访问 当前段:eax 处内存
(%eax,%ebx)    // 访问 当前段:(eax+ebx) 处内存
(%ecx,%ebx,2)      // 访问 当前段:(ecx+ebx*2) 处内存
(,%ebx,2)    // 访问 当前段:(ebx*2) 处内存
-10(%eax)    // 访问 当前段:(eax-10) 处内存
%ds:-10(%ebp)      // 访问 ds:(ebp-10) 处内存

2.5 操作数大小

假设有如下AT&T汇编代码:

mov $100, %es:(%eax)

上面代码将字面量100移动到内存地址es:eax处，但是100到底在内存中占用多少字节呢?

如果占用1字节，那么es:eax内存地址存储的就会是0x64。

如果占用2字节，那么es:eax内存地址存储的就会是0x00 0x64。

为了做出区分，AT&T汇编在助记符后面添加后缀进行区分:

后缀b代表1个字节；

后缀w代表2个字节；

后缀l代表4个字节；

后缀q代表8个字节。

那么，如果上面例子100占用4个字节，那么正确的写法就是:

movl $100, %es:(%eax)

2.6 控制转移指令

AT&T汇编中控制转移包括jump、call、ret。

如果代码的转移在相同的代码段，那么就是近(Near)转移。

如果代码转移到不同的代码段，那么就是远(Far)转移。在远转移的情况下，助记符前面需要加上前缀l，比如ljump、lcall、lret。

转移指令中目的内存地址表示可以分为 label、寄存器、直接内存地址、段地址-段内偏移 这4种形式:

// 1. label 形式
label1:
 .
 .
  jmp label1 // near 跳转
  
// 2. 寄存器形式
jmp *%eax   // near 跳转，跳转到 eax 指向的地址
jmp *%ecx   // near 跳转，跳转到 ecx 指向的地址
jmp *(%eax)   // near 跳转，先取出 eax 指向内存处的值，然后跳转到这个地址
call *(%ebx)  // near 调用，先取出 ebx 指向内存处的值，然后转移到这个地址
ljmp *(%eax)  // far 跳转，先取出 eax 指向内存处的值，然后跳转到这个地址
lcall *(%ebx)  // far 调用，先取出 ebx 指向内存处的值，然后转移到这个地址

// 3. 直接内存地址
jmp *100     // near 跳转，跳转到内存地址 100
call *100   // near 调用，转移到内存地址 100
ljmp *100   // far 跳转，跳转到内存地址 100
lcall *100  // far 调用，转移到内存地址 100

// 4. 段地址-段内偏移
jmp $0x10, $0x100000 // 跳转到地址 0x10:0x100000 出

从上面例子可以看到，除了第1种和第4种形式，其他形式地址前都需要加一个*。

2.7 rip 寄存器相对寻址

rip 寄存器相对寻址^[1][2]是一种特殊的寻址方式。

假设有个一个全局变量global_var，它位于内存0x1000处，下面的指令:

movl global_var(%rip), %eax

会是什么意思呢？

如果按照上面内存寻址的计算方式，上面代码会将rip + 0x1000内存处的值移动到寄存器eax。

但是，实际上这是rip寄存器相对寻址语法。

假设此时rip寄存器存储的值是0x3000，上面语法的等价形式是:

movl -0x2000(%rip), %eax

其中-0x2000由rip - 0x1000计算得到，所以这条语句的实际功能是将全局变量global_var的值移动到寄存器eax。

参考资料