GNU Assembler

Aus C und Assembler mit Raspberry

GNU Assembler

Der GNU Assembler, häufig als GAS bezeichnet, ist ein Teil der GNU Binutils und ein wesentlicher Bestandteil der GNU Compiler Collection (GCC). Hier sind einige wichtige Punkte über den GNU Assembler:

  1. Zweck und Funktion: GAS ist ein Assembler, der Quellcode in Assemblersprache in Maschinencode übersetzt. Dies ist ein wichtiger Schritt im Kompilierungsprozess, insbesondere bei der Umwandlung von Hochsprachen wie C oder C++ in ausführbare Programme.
  2. Unterstützte Architekturen: GAS unterstützt eine Vielzahl von Prozessorarchitekturen, darunter x86, ARM, MIPS, PowerPC und viele mehr. Diese Vielseitigkeit macht es zu einem äußerst nützlichen Werkzeug für die Entwicklung auf verschiedenen Plattformen.
  3. Syntax: GAS verwendet eine spezielle Syntax, die als AT&T-Syntax bekannt ist. Diese unterscheidet sich von der Intel-Syntax, die in vielen anderen Assemblern verwendet wird. Zum Beispiel verwendet GAS das Format opcode source, destination, während die Intel-Syntax opcode destination, source verwendet.
  4. Integration mit GCC: Da GAS ein Teil der GNU Binutils ist, arbeitet es nahtlos mit GCC zusammen. Wenn Sie ein Programm mit GCC kompilieren, wird der Quellcode in der Regel zuerst in Assemblercode und dann in Maschinencode umgewandelt, wobei GAS diese Umwandlung übernimmt.
  5. Befehlszeilenoptionen: GAS bietet eine Vielzahl von Befehlszeilenoptionen, die es Entwicklern ermöglichen, die Assemblierung fein abzustimmen. Einige gängige Optionen sind -o zum Festlegen des Ausgabedateinamens und -g zum Hinzufügen von Debugging-Informationen.
  6. Lizenz: GAS wird unter der GNU General Public License (GPL) veröffentlicht. Dies bedeutet, dass es frei verfügbar ist und jeder den Quellcode einsehen, modifizieren und weiterverbreiten kann, solange die Bedingungen der GPL eingehalten werden.

Im folgenden beschreibe ich eine Auswahl von Präprozessor-Direktiven, die Präfixoperatoren und Infix-Operatoren. Zusätzlich gehe ich auf Bedingte Assemblierung und Makros ein.

Zusätzliche Themen zum GNU Assembler:

Präprozessor-Direktiven

Präprozessor-Direktiven
Direktive Bedeutung
.align Ausrichtung , Füllwert, MaxAusrichtung Ausrichtung bis zu einer bestimmten Speichergrenze.
  • Optional: Füllwert gibt den Wert an, mit dem Aufgefüllt wird; MaxAusrichtung, wenn Ausrichtung höher wird, wird die Ausrichtung ignoriert.
  • Ausrichtung: Anzahl der niederwertigen Nullbits, die der Zähler nach dem Fortschreiten haben muss. Zum Beispiel .align 3 erhöht den Standortzähler, bis er ein Vielfaches von 8 ist.
.ascii "string"... .ascii erwartet kein oder mehrere durch Kommas getrennte Strings. Es fügt jeden String zu aufeinanderfolgenden Adressen zusammen. Die Strings werden nicht mit NULL beendet
.asciz "string"... Wie .ascii, jedoch wird jedem String eine NULL angehägt, wie es zum Beispiel unter C üblich.
.balign[wl] Ausrichtung, Füllwert, MaxAusrichtung Ausrichtung bis zu einer bestimmten Speichergrenze.
  • Optional: Füllwert gibt den Wert an, mit dem Aufgefüllt wird; MaxAusrichtung, wenn Ausrichtung höher wird, wird die Ausrichtung ignoriert.
  • Ausrichtung: Anzahl der Bytes, die der Zähler nach dem Fortschreiten haben muss. Zum Beispiel .balign 8 erhöht den Standortzähler, bis er ein Vielfaches von 8 ist. [w] richtet es nach Word-Länge (2 Bytes) aus und [l] als Longword (4 Bytes) aus.
.byte Werte Erwartet Werte in Bytegröße, die durch Kommas getrennt sein können
.data Unterabschnitt Daten werden in den Abschnitt ".data" abgelegt
.double flonums Erwartet Gleitkommazahlen, die durch Kommas getrennt sein können
.equ symbol, expression Definiert ein Symbol mit einem Wert (siehe auch .set)
.float flonums Erwartet Gleitkommazahlen, die durch Kommas getrennt sein können
.global symbol
.globl symbol		 Macht ein Symbol global bekannt
.hword Werte Erwartet Werte in 16-Bit-Zahl-Wert, die durch Kommas getrennt sein können
.include "file" Inkludiert eine Datei, die Code oder Daten beinhaltet. Der Inhalt wird an der Stelle des .include-Befehls eingefügt
.int Werte Erwartet Werte, die durch Kommas getrennt sein können. Die Größe ist abhängig von der Kompilierungsumgebung
.long Werte Wie .int
.octa Werte Erwartet Werte in 16 bytes-Zahl-Wert, die durch Kommas getrennt sein können
.org new-pos , fill Richtet den Code an die "new-pos" an. Mit "fill" (optional) wird angegeben, mit welchen Werten der übersprungen Speicher gefüllt wird
.quad Werte Erwartet Werte in 8 bytes-Zahl-Wert, die durch Kommas getrennt sein können
name .req registername Dadurch wird ein Alias ​​für den Registernamen mit dem Namen "name" erstellt .
Beispiel: 
       Register0 .req x0
.set symbol, expression Definiert ein Symbol mit einem Wert
.short Werte Erwartet Werte, die durch Kommas getrennt sein können. Die Größe ist abhängig von der Kompilierungsumgebung
.single flonums Wie .float
.space größe, fill belegt Speicher von "größe" gefüllt optional mit "fill"
.string "str" Wie .asciz
.unreq alias-name Dadurch wird ein Registeralias gelöscht, der zuvor mit der .req Direktive definiert wurde.

Präfixoperator

Präfixoperator
- negiert den absolute Wert
~ Bitweise NOT vom absoluten Wert

Infix-Operatoren

Nach Priorität sortiert:

Infix-Operatoren
* Multiplikation
/ Division
% Rest
<< Bitweise nach links verschieben
>> Bitweise nach rechts verschieben
ǀ Bitweises Inklusives ODER
& Bitweises UND
^ Bitweises Exklusiv-Oder
! Bitweise oder nicht
+ Addition
- Subtraktion
== Ist gleich
<>
 !=		 Ist nicht gleich
< Ist kleiner als
> Ist größer als
>= Ist größer als oder gleich
<= Ist kleiner als oder gleich
&& Logisches UND
ǀǀ Logisches ODER

Conditional assembly

Like the GNU C compiler, GAS provides support for if-else preprocessor directives. The following shows an example in C. 

   #ifdef BIND
     // compile code to bind
   #else
     // compile code to connect
   #endif

Next, an example for GAS. 

  .ifdef BIND
     // assemble code to bind
   .else
     // assemble code for connect
   .endif

GAS also supports something similar to the #ifndef directive in C. 

   .ifnotdef BIND
     // assemble code for connect
   .else
     // assemble code for bind
   .endif


Bedingte Assemblierung

.if .else .endif

Makros

.macro

Mit den Befehlen .macro und .endm können Sie Makros definieren, die Assembly-Ausgaben generieren. Diese Definition gibt beispielsweise ein Makro an, sum das eine Zahlenfolge in den Speicher einfügt: 

.macro  sum from=0, to=5
.long   \from
.if     \to-\from
sum     "(\from+1)",\to
.endif
.endm

Mit dieser Definition, SUM 0,5 ist gleichwertig mit dieser Assemblyeingabe: 

.long   0
.long   1
.long   2
.long   3
.long   4
.long   5

.macro macname
.macro macname macargs …
Begin the definition of a macro called macname. If your macro definition requires arguments, specify their names after the macro name, separated by commas or spaces. You can qualify the macro argument to indicate whether all invocations must specify a non-blank value (through ‘:req’), or whether it takes all of the remaining arguments (through ‘:vararg’). You can supply a default value for any macro argument by following the name with ‘=deflt’. You cannot define two macros with the same macname unless it has been subject to the .purgem directive (see .purgem name) between the two definitions. For example, these are all valid .macro statements:
Damit beginnt die Definition eines Makros namens macname . Wenn die Makrodefinition Argumente erfordert, werden nach dem Macronamen ihre Namen übergeben, die per Komma oder Leerzeichen definiert werden können. Jedem Argument kann ein Standardwert zugeordnet werden, indem dem Namen ein "= def" zugeordnet wird.
.macro comm
Der Beginn eines Makros ohne Argumente.
.macro plus1 p, p1
.macro plus1 p p1
Erzeugt ein Makro namens plus1, das zwei Argumente annimmt. Beide Schreibweisen sind möglich. Um auf die Argumente innerhalb des Makros zuzugreifen wird \p oder \p1 verwendet.
.macro reserve_str p1=0 p2
Erzeugt ein Makro namens reserve_str, das zwei Argumente annimmt. Das erste Argument "p1" hat als Standardwert "0", wenn dieses nicht angegeben wurde. Wird ein Parameter übergeben, wird der Standardwert überschrieben. Um "nur" das zweite Argument "p2" anzusprechen wird das Makro wie volgt aufgerufen:
reserve_str ,b

.macro m p1:req, p2=0, p3:vararg
Erzeugt ein Makro namens m, das mind. drei Argumente annimmt. Das erste Argument muss mit übergeben werden. Hier wird das Schlüsselwort :req verwendet, welches besagt, dass ein Wert mit übergeben werden muss. Das zweite Argument kann übergeben werden, wenn dieser kein Argument enthält, wird der Standradwert "0" verwendet. Das dritte Argument bekommt alle Werte zugesprochen, die sonst noch angegeben wurden. Hier wird Schlüsselwort :vararg verwendet.
.endm
Definiert das Ende des Makros.
.exitm
Definiert ein vorzeitiges Ende des Makros.
\@ (Backslash-At):
\@ ist eine Erweiterung, die eine eindeutige, numerische Kennung für jedes Auftreten eines Makros generiert. Diese Nummer ändert sich bei jedem Aufruf des Makros und kann daher verwendet werden, um eindeutige Namen für Labels, Register oder Variablen zu erstellen.
Die generierte Zahl ist immer gleich innerhalb desselben Makroaufrufs, aber sie ändert sich bei jedem neuen Makroaufruf.
Beispiel:
.macro UNIQUE_LABEL
label_\@:
.endm
Bei jedem Aufruf des Makros UNIQUE_LABEL wird label_\@ zu einem eindeutigen Label wie label_1, label_2 usw.
\+ (Backslash-Plus):
\+ ist ein Zähler, der jedes Mal erhöht wird, wenn er verwendet wird. Anders als \@ bleibt \+ nicht auf den Bereich eines Makros beschränkt und kann über mehrere Makroaufrufe hinweg zunehmen.
Es kann nützlich sein, um eindeutig nummerierte Labels oder Variablen zu erstellen, die eine sequentielle Reihenfolge benötigen.
Beispiel:
.macro INCREMENT_LABEL
label_\+:
.endm
Bei jedem Aufruf des Makros INCREMENT_LABEL erhöht sich der Wert von \+ um eins, sodass die Labels aufeinanderfolgende Nummern wie label_0, label_1, label_2 usw. erhalten.

Comments

These are ignored by the assembler. Intended to provide an explanation for what code does. C style comments /* */ or C++ style // are a good choice. Ampersand (@) and hash (#) are also valid, however, you should know that when using the preprocessor on an assembly source code, comments that start with the hash symbol can be problematic. I tend to use C++ style for single line comments and C style for comment blocks. 

 # This is a comment

 // This is a comment

 /*
   This is a comment
 */

 @ This is a comment.
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