Linux内嵌汇编

前言

本篇文章我们来讲讲内嵌汇编的概念和教大家如何来编写内嵌汇编的代码。

一、内嵌汇编

内嵌汇编（Inline Assembly）是将汇编代码嵌入到高级语言中的一种编码技术。内嵌汇编能够将底层的机器代码和高层的高级语言代码无缝地结合起来，从而为程序员提供了更高的灵活性和可控性。

使用内嵌汇编，程序员可以直接向汇编器发送汇编代码，而不必创建汇编文件并等待编译、链接，从而能够更快地开发和调试代码。

内嵌汇编的语法与标准汇编语言相似，通常使用关键字 asm 来指示开始内嵌汇编，使用大括号 {} 来包含汇编代码。汇编代码可以使用高级语言中的变量和函数，从而能够操作高级语言中的数据。

二、内嵌汇编示例

示例代码：

#include <stdio.h>


int main(void)
{
   
    int result = 0;
    int input = 1;

    asm volatile (
        "movl %1, %0\n"
        : "=r"(result)
        : "r"(input));

    printf("result = %d\n", result);
    printf("input = %d\n", input);

    return 0;
}

这段代码演示了如何在 C 代码中内嵌汇编代码，并将一个整数输入值 input 赋值给变量 result，然后输出这两个变量的值。

具体来说，这个代码使用了 asm volatile 来声明后续的代码是内嵌汇编代码，movl 指令将输入值移动到变量 result 中，其中 %0 和 %1 是占位符，分别对应输出和输入约束。“=r”(result) 表示输出约束，将 result 变量的值赋给寄存器，而 “r”(input) 表示输入约束，将 input 变量的值存储到寄存器中。

运行结果：

三、不使用printf实现打印

#include <stdio.h>

int main() {
   
    char* message = "Hello, world!\n";

    // 使用内嵌汇编将字符串输出到标准输出
    asm(
        "movl $1, %%eax\n"         // 将系统调用号1（write）放入eax寄存器
        "movl $1, %%ebx\n"         // 将文件描述符1（标准输出）放入ebx寄存器
        "movl %0, %%ecx\n"         // 将message变量的地址放入ecx寄存器
        "movl $14, %%edx\n"        // 将字符串长度放入edx寄存器
        "int $0x80\n"              // 触发系统调用
        :
        : "r"(message)
        : "%eax", "%ebx", "%ecx", "%edx"
    );

    return 0;
}

这个示例程序使用内嵌汇编来调用系统调用write，参数分别为文件描述符1（标准输出）、指向要输出的字符串的地址、字符串的长度。在GNU C编译器中，可以使用C风格的扩展来指定寄存器的使用约束。

需要注意的是，内嵌汇编是与特定编译器和平台相关的。上面的示例代码基于x86架构和GNU C编译器。如果要在不同的平台上使用内嵌汇编，你可能需要对代码进行适当的修改或使用特定于该平台的语法和调用约定。

四、INT 80H

INT 80H是一条汇编指令，用于在x86架构的处理器上触发软中断（software interrupt）。通过这条指令，程序可以向操作系统请求服务，以执行特权操作或使用操作系统提供的功能。

INT 80H的使用方式如下：

mov eax, <系统调用号>
mov ebx, <参数1>
mov ecx, <参数2>
mov edx, <参数3>
int 0x80

其中，eax寄存器用于存储系统调用号，表示需要请求的服务或功能。不同的操作系统和服务提供了不同的系统调用号。例如，在Linux中，系统调用号1对应于write函数，系统调用号11对应于execve函数。

ebx、ecx、edx等寄存器用于传递系统调用的参数。具体的参数数量和意义取决于系统调用的要求。例如，write系统调用需要将文件描述符、数据缓冲区和数据长度传递给相应的寄存器。

执行INT 80H指令时，处理器将会触发软中断，进入内核态执行相应的中断服务例程。在内核中，根据eax寄存器的值，执行相应的系统调用功能，并根据传递的参数进行操作。完成操作后，控制权返回到用户态程序继续执行。

需要注意的是，INT 80H是一种较为低级别的调用系统调用的方式，在现代操作系统中，更常用的方式是使用C库提供的高级接口，比如在Linux上使用libc库中的syscall()函数。这些高级接口会封装底层的系统调用，并提供更方便和安全的使用方式。

总结

掌握内嵌汇编有助于我们解读内核源码和了解汇编的一些知识，这个部分大家可以多花一些时间整理。