汇编器以及汇编流程

用汇编语言编写的源程序不能直接在其目标计算机上执行,必须通过翻译或汇编将其转换为可执行代码。实际上,汇编器与编译器 (compiler) 很相似,编译器是一类程序,用于将 C++ 或 Java 程序翻译为可执行代码。

汇编器生成包含机器语言的文件,称为目标文件 (object file)。这个文件还没有准备好执行,它还需传递给一个被称为链接器 (linker) 的程序,从而生成可执行文件 (executable file)。这个文件就准备好在操作系统命令提示符下执行。

汇编-链接-执行周期

下图总结了编辑、汇编、链接和执行汇编语言程序的过程。下面详细说明每一个步骤。

汇编器以及汇编流程

 
  • 步骤1:编程者用文本编辑器 (text editor) 创建一个 ASCII 文本文件,称之为源文件。
  • 步骤2:汇编器读取源文件,并生成目标文件,即对程序的机器语言翻译。或者,它也会生成列表文件。只要出现任何错误,编程者就必须返回步骤 1,修改程序。
  • 步骤3:链接器读取并检查目标文件,以便发现该程序是否包含了任何对链接库中过程的调用。链接器从链接库中复制任何被请求的过程,将它们与目标文件组合,以生成可执行文件。
  • 步骤4:操作系统加载程序将可执行文件读入内存,并使 CPU 分支到该程序起始地址,然后程序开始执行。

列表文件

列表文件 (listing file) 包括了程序源文件的副本,再加上行号、每条指令的数字地址、每条指令的机器代码字节(十六进制)以及符号表。符号表中包含了程序中所有标识符的名称、段和相关信息。

高级程序员有时会利用列表文件来获得程序的详细信息。下面的代码展示了 AddTwo 程序的部分列表文件,现在进一步查看这个文件。1〜7 行没有可执行代码,因此它们原封不动地从源文件中直接复制过来。第 9 行表示代码段开始的地址为 0000 0000(在 32 位程序中,地址显示为 8 个十六进制数字)。这个地址是相对于程序内存占用起点而言 的,但是,当程序加载到内存中时,这个地址就会转换为绝对内存地址。此时,该程序就会从这个地址开始,比如 0004 0000h。

; AddTwo.asm - adds two 32-bit integers.
; Chapter 3 example

.386
.model flat,stdcall
.stack 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD

    00000000                            .code
    00000000                            main PROC
    00000000 B8 00000005                    mov eax, 5
    00000005 83 C0 06                       add eax,6

                                            invoke ExitProcess,0
    00000008 6A 00                          push        +000000000h
    0000000A E8 00000000 E                  call        ExitProcess
    0000000F                            main ENDP
                                        END main

第 10 行和第 11 行也显示了相同的开始地址 0000 0000,原因是:第一条可执行语句是 MOV 指令,它在第 11 行。请注意第 11 行中,在地址和源代码之间出现了几个十六进制字节,这些字节(B8 0000 0005)代表的是机器代码指令(B8 ),而该指令分配给 EAX 的就是 32 位常数值(0000 0005):

00000000 B8 00000005 mov eax, 5

数值 B8 也被称为操作代码(或简称为操作码),因为它表示了特定的机器指令,将一个 32 位整数送入 eax 寄存器。

第 12 行也是一条可执行指令,起始偏移量为 0000 0005。这个偏移量是指从程序起始地址开始 5 个字节的距离。

第 14 行有 invoke 伪指令。注意第 15 行和 16 行是如何插入到这段代码中的,插入代码的原因是,INVOKE 伪指令使得汇编器生成 PUSH 和 CALL 语句,它们就显示在第 15 行和 16 行。

代码中展示的示例列表文件说明了机器指令是怎样以整数值序列的形式加载到内存的,在这里用十六进制表示:B8、0000 0005、83、C0、06、6A、00、EB、0000 0000。每个数中包含的数字个数暗示了位的个数:2 个数字就是 8 位,4 个数字就是 16 位,8 个数字就是 32 位,以此类推。所以,本例机器指令长正好是 15 个字节(2 个 4 字节值和 7 个 1 字节值)。

当程序员想要确认汇编器是否按照自己的程序生成了正确的机器代码字节时,列表文件就是最好的资源。如果是刚开始学习机器代码指令是如何生成的,列表文件也是一个很好的教学工具。

若想告诉 Visual Studio 生成列表文件,则在打开项目时按下述步骤操作:在 Project 菜单中选择 Properties,在 Configuration Properties 下,选择 Microsoft Macro Assemblero 然后选择 Listing File。在对话框中,设置 Generate Preprocessed Source Listing 为 Yes,设置 List All Available Information 为 Yes。

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