x86_64和arm64的inline-assembly的hello world
31 Aug 2021这这篇文章里提供了两种ABI下的hello world如何在inline assembly下实现。从这些代码里我们可以学到几个技术点
- inline assembly的格式
- 不同ABI的寄存器使用(尤其是arm64)
- 不同ABI的系统调用
这个篇的基础上，我们可以自行扩展测试其他的汇编特性。比如汇编和C的互相调用, label的使用
基础
inline assmble的基础语法
asm asm-qualifiers ( AssemblerTemplate
: OutputOperands
[ : InputOperands
[ : Clobbers ] ])
asm asm-qualifiers ( AssemblerTemplate
: OutputOperands
: InputOperands
: Clobbers
: GotoLabels)
asm 关键字表示这是一个inline assembly
这里不详述了，官方文档写的还是很详细的
x86_64
/* hello_x86_64.c */
#include <unistd.h>
#include <asm/unistd.h>
ssize_t my_write(int fd, const void *buf, size_t size);
void my_exit();
ssize_t my_write(int fd, const void *buf, size_t size)
{
ssize_t ret;
asm volatile
(
"syscall"
: "=a" (ret)
// RAX RDI RSI RDX
: "A"(__NR_write), "D"(fd), "S"(buf), "d"(size)
: "rcx", "r11", "memory"
);
return ret;
}
void my_exit() {
/* __asm__ ("movq $60, %rax\n\t" // the exit syscall number on Linux*/
/*"movq $2, %rdi\n\t" // this program returns 2*/
/*"syscall");*/
asm ("syscall" :: "A"(__NR_exit), "D"(100));
}
int main() {
my_write(1, "hello world!\n", 13);
my_exit();
// 这里没有return也是可以的，因为在my_exit函数里就已经退出程序了; 可以用echo $?查看最终的exit code，
// 不是main函数的retrun值，而是上面my_exit的退出参数100
return 0;
}
arm64
arm64的line assembly不支持在input/output里指定特定的寄存器，但是系统调用需要将特定的参数放到特定寄存器中，所以就需要用register关键字将变量和寄存器进行绑定。
经过测试，通用寄存器都是从0开始依次使用，所以，fd_local, buf, size_local这些都不是必须的，因为本来他们就是放到x0,x1,x2，刚好符合顺序，这里为了统一并不对读者产生阅读干扰，都是指定了寄存器。
/* hello_arm64.c */
#include <unistd.h>
#include <asm/unistd.h>
int my_write(int fd, const void *buf, size_t size) {
register long ret asm("x0");
register long fd_local asm("x0") = fd;
register const void *buf_local asm("x1") = buf;
register size_t size_local asm("x2") = size;
register long call asm("r8") = __NR_write;
asm volatile(
"svc #0" // 系统调用，用arm-develop的说法就是陷入E1层,和x86的原理不太一样
: "=r" (ret)
: "r"(call), "r"(fd_local), "r"(buf), "r"(size_local)
: "memory"
);
return ret;
}
int main() {
my_write(1, "hello world!\n", 13);
return 0;
}
这段代码要用arm64(aarch64)的toolchain进行编译；可以选用android ndk提供的或者单独安装编译链工具集; 这里采用android ndk
$ $ANDROID_SDK/ndk/21.3.6528147/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/aarch64-linux-android29-clang hello_arm64.c -o hello_arm64
如果有root的android手机，可以push到手机上运行；或者安装模拟器，linux系统可以安装qumu来运行
qemu-aarch64 hello_arm64
还有一种方法就是用docker安装arm64-v8a的ubuntu，这样就可以在对应的container里构建运行了，比较方便