Linux 汇编器：对比 GAS 和 NASM

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本文解释两种最流行的 Linux® 汇编器 —— GNU Assembler（GAS）和 Netwide Assembler（NASM） —— 之间一些比较重要的语法差异和语义差异，包括基本语法、变量和内存访问、宏处理、函数和外部例程、堆栈处理以及重复执行代码块的技术方面的差异。

与其他语言不同，汇编语言要求开发人员了解编程所用机器的处理器体系结构。汇编程序不可移植，维护和理解常常比较麻烦，通常包含大量代码行。但是，在机器上执行的运行时二进制代码在速度和大小方面有优势。

对于在 Linux 上进行汇编级编程已经有许多参考资料，本文主要讲解语法之间的差异，帮助您更轻松地在汇编形式之间进行转换。本文源于我自己试图改进这种转换的尝试。

本文使用一系列程序示例。每个程序演示一些特性，然后是对语法的讨论和对比。尽管不可能讨论 NASM 和 GAS 之间存在的每个差异，但是我试图讨论主要方面，给进一步研究提供一个基础。那些已经熟悉 NASM 和 GAS 的读者也可以在这里找到有用的内容，比如宏。

本文假设您至少基本了解汇编的术语，曾经用符合 Intel® 语法的汇编器编写过程序，可能在 Linux 或 Windows 上使用过 NASM。本文并不讲解如何在编辑器中输入代码，或者如何进行汇编和链接（但是下面的边栏可以帮助您 快速回忆一下）。您应该熟悉 Linux 操作系统（任何 Linux 发行版都可以；我使用的是 Red Hat 和 Slackware）和基本的 GNU 工具，比如 gcc 和 ld，还应该在 x86 机器上进行编程。

现在，我描述一下本文讨论的范围。

构建示例 汇编： GAS： as –o program.o program.s NASM： nasm –f elf –o program.o program.asm 链接（对于两种汇编器通用）： ld –o program program.o 在使用外部 C 库时的链接方法： ld –-dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 –lc –o program program.o

本文讨论：

• NASM 和 GAS 之间的基本语法差异
• 常用的汇编级结构，比如变量、循环、标签和宏
• 关于调用外部 C 例程和使用函数的信息
• 汇编助记符差异和使用方法
• 内存寻址方法

 

本文不讨论：

• 处理器指令集
• 一种汇编器特有的各种宏形式和其他结构
• NASM 或 GAS 特有的汇编器指令
• 不常用的特性，或者只在一种汇编器中出现的特性

 

更多信息请参考汇编器的官方手册（参见 参考资料 中的链接），因为这些手册是最完整的信息源。

基本结构

清单 1 给出一个非常简单的程序，它的作用仅仅是使用退出码 2 退出。这个小程序展示了 NASM 和 GAS 的汇编程序的基本结构。

清单 1. 一个使用退出码 2 退出的程序

行号	NASM	GAS
001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 015 016	; Text segment begins section .text global _start ; Program entry point _start: ; Put the code number for system call mov eax, 1 ; Return value mov ebx, 2 ; Call the OS int 80h	# Text segment begins .section .text .globl _start # Program entry point _start: # Put the code number for system call movl $1, %eax /* Return value */ movl $2, %ebx # Call the OS int $0x80

现在解释一下。

NASM 和 GAS 之间最大的差异之一是语法。GAS 使用 AT&T 语法，这是一种相当老的语法，由 GAS 和一些老式汇编器使用；NASM 使用 Intel 语法，大多数汇编器都支持它，包括 TASM 和 MASM。（GAS 的现代版本支持 .intel_syntax 指令，因此允许在 GAS 中使用 Intel 语法。）

下面是从 GAS 手册总结出的一些主要差异：

• AT&T 和 Intel 语法采用相反的源和目标操作数次序。例如：
  • Intel：mov eax, 4
  • AT&T：movl $4, %eax
• 在 AT&T 语法中，中间操作数前面加 $；在 Intel 语法中，中间操作数不加前缀。例如：
  • Intel：push 4
  • AT&T：pushl $4
• 在 AT&T 语法中，寄存器操作数前面加 %。在 Intel 语法中，它们不加前缀。
• 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 分别指定字节（8 位）、字（16 位）和长（32 位）内存引用。Intel 语法通过在内存操作数（而不是操作码本身）前面加 byte ptr、word ptr 和 dword ptr 来指定大小。所以：
  • Intel：mov al, byte ptr foo
  • AT&T：movb foo, %al
• 在 AT&T 语法中，中间形式长跳转和调用是 lcall/ljmp $section, $offset；Intel 语法是 call/jmp far section:offset。在 AT&T 语法中，远返回指令是 lret $stack-adjust，而 Intel 使用 ret far stack-adjust。

 

在这两种汇编器中，寄存器的名称是一样的，但是因为寻址模式不同，使用它们的语法是不同的。另外，GAS 中的汇编器指令以 “.” 开头，但是在 NASM 中不是。

.text 部分是处理器开始执行代码的地方。global（或者 GAS 中的 .globl 或 .global）关键字用来让一个符号对链接器可见，可以供其他链接对象模块使用。在清单 1 的 NASM 部分中，global _start 让 _start 符号成为可见的标识符，这样链接器就知道跳转到程序中的什么地方并开始执行。与 NASM 一样，GAS 寻找这个 _start 标签作为程序的默认进入点。在 GAS 和 NASM 中标签都以冒号结尾。

中断是一种通知操作系统需要它的服务的一种方法。第 16 行中的 int 指令执行这个工作。GAS 和 NASM 对中断使用同样的助记符。GAS 使用 0x 前缀指定十六进制数字，NASM 使用 h 后缀。因为在 GAS 中中间操作数带 $ 前缀，所以 80 hex 是 $0x80。

int $0x80（或 NASM 中的 80h）用来向 Linux 请求一个服务。服务编码放在 EAX 寄存器中。EAX 中存储的值是 1（代表 Linux exit 系统调用），这请求程序退出。EBX 寄存器包含退出码（在这个示例中是 2），也就是返回给操作系统的一个数字。（可以在命令提示下输入 echo $? 来检查这个数字。）

最后讨论一下注释。GAS 支持 C 风格（/* */）、C++ 风格（//）和 shell 风格（#）的注释。NASM 支持以 “;” 字符开头的单行注释。