64位彙編移植小結 （學習學習）

這裡的移植工作主要針對從32位x86cpu向intel及amd的64位cpu以及 xinxp64平台。編譯環境為vs 2005.net，並且主要涉及組合語言的移植。所用組合語言編譯器為yasm。

因為對於C語言，在vs2005.net環境下可直接進行64位平台的編譯，其中注意事項已有許多文章涉及，這裡不再複述。

A、而對於組合語言，首先要注意，必須為純彙編格式（*.asm檔案）或intrinsic指令格式。其次，在64位平台上，不建議使用nasm編譯器（我沒找到其對於64位編譯的相關支援），而建議採用yasm，這個彙編編譯器是在nasm的基礎上產生的，可以說對nasm的功能相容，並且支援64位編譯，詳細地介紹及相關下載見：http://www.tortall.net/projects/yasm/

B、x86-64較x86-32多了8個通用寄存器，而且，每個通用寄存器都是64位寬,它們是：
rax,rbx,rcx,rdx,rsi,rdi,rsp,rbp
r8,r9,r10,r11,r12,r13,r14,r15
同時，x86-64全面支援x86-32和x86-16的通用寄存器:
eax,ax,al,ah,
ebx,bx,bl,bh,
但是，在對寄存器進行入/出棧操作時只能對相應的64位寄存器入/出棧，即：
( Instructions that modify the stack (push, pop, call, ret, enter, and leave) are implicitly 64-bit. Their 32-bit counterparts are not available, but their 16-bit counterparts are. Examples in NASM syntax: 
    push eax  ; illegal instruction
    push rbx  ; 1-byte instruction
    push r11  ; 2-byte instruction with REX prefix)

C、關於x64的呼叫慣例：

在設計呼叫慣例時，x64 體繫結構利用機會清除了現有 Win32 呼叫慣例（如 __stdcall、__cdecl、__fastcall、_thiscall 等）的混亂。在 Win64 中，只有一個本機呼叫慣例和 __cdecl 之類的修飾符被編譯器忽略。除此之外，減少呼叫慣例行為還為可調試性帶來了好處。

您需要瞭解的有關 x64 呼叫慣例的主要內容是：它與 x86 fastcall 約定的相似之處。使用 x64 約定，會將前 4 個整數參數（從左至右）傳入指定的 64 位元寄存器：

RCX: 1st integer argumentRDX: 2nd integer argumentR8: 3rd integer argumentR9: 4th integer argument

前 4 個以外的整數參數將傳遞到堆棧。該指標被視為整數參數，因此始終位於 RCX 寄存器內。對於浮點參數，前 4 個參數將傳入 XMM0 到 XMM3 的寄存器，後續的浮點參數將放置到線程堆棧上。

更進一步探究呼叫慣例，即使參數可以傳入寄存器，編譯器仍然可以通過消耗 RSP 寄存器在堆棧上為其預留空間。至少，每個函數必須在堆棧上預留 32 個位元組（4 個 64 位元值）。該空間允許將傳入函數的寄存器輕鬆地複製到已知的堆棧位置。不要求被調用函數將輸入寄存器參數溢出至堆棧，但需要時，堆棧空間預留確保它可以這樣做。當然，如果要傳遞 4 個以上的整數參數，則必須預留相應的額外堆棧空間。

讓我們看一個樣本。請考慮一個將兩個整數參數傳遞給子函數的函數。編譯器不僅會將值賦給 RCX 和 RDX，還會從 RSP 堆棧指標寄存器中減去 32 個位元組。在被調用函數中，可以在寄存器（RCX 和 RDX）中訪問參數。如果被調用代碼因其他目的而需要寄存器，可將寄存器複製到預留的 32 位元組堆棧地區中。圖 6 顯示在傳遞 6 個整數參數之後的寄存器和堆棧。

圖 6 傳遞整數

對這裡的參數壓棧，需要說明的是（對於整形參數）：
1、第四個參數後的參數按順序反向壓棧（8位元組）
2、為前四個參數預留的32位元組占空間是固定的、預分配的，不用被調用函數的編寫者負責，也就是說，不管你是否用到，這部分棧空間都佔用了,rsp所指向的位置如。
所以對於上面的例子，如果在被調用函數重要訪問p5,p6正確的方法是：
mov eax,[esp+32+8];p5
mov ebx,[esp+32+16];p6

 D、一個很特別的寄存器 rip，相當於x86-32的eip.　在x86-32是不可直接存取的，如mov eax,eip是錯的，但在x86-64位下卻可以，如 mov,rax,qword ptr [rip+100]是對的。而且，它除了是個程式計數器外，也是個“資料基地址”，有此可見，它現在是身兼兩職！為什麼在x86-64位下要用rip做訪問資料的基地址呢？因為，在x86-64下，DS,ES,CS,SS都沒有實際意義了，也就是說，它們不再參與地址計算，只是為了相容x86-32。FS,GS還是參與地址計算，它們兩個和x86-32的意義相同。由於DS,ES,CS,SS沒有意義了，所以在編譯動態庫時，符號變數是不允許直接出現在彙編代碼中的，而必須與rip一起使用，即
mov rax,[symb wrt rip]或者lea rbx,[symb wrt rip]

參考網頁：
AMD64 Architecture ---http://www.tortall.net/projects/yasm/wiki/AMD64
開始進行 64 位元 Windows 系統編程之前需要瞭解的所有資訊---http://www.microsoft.com/china/MSDN/library/Windev/64bit/issuesx64.mspx?mfr=true
The history of calling conventions, part 5: amd64---http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2004/01/14/58579.aspx

這裡的移植工作主要針對從32位x86cpu向intel及amd的64位cpu以及 xinxp64平台。編譯環境為vs 2005.net，並且主要涉及組合語言的移植。所用組合語言編譯器為yasm。

因為對於C語言，在vs2005.net環境下可直接進行64位平台的編譯，其中注意事項已有許多文章涉及，這裡不再複述。

A、而對於組合語言，首先要注意，必須為純彙編格式（*.asm檔案）或intrinsic指令格式。其次，在64位平台上，不建議使用nasm編譯器（我沒找到其對於64位編譯的相關支援），而建議採用yasm，這個彙編編譯器是在nasm的基礎上產生的，可以說對nasm的功能相容，並且支援64位編譯，詳細地介紹及相關下載見：http://www.tortall.net/projects/yasm/

B、x86-64較x86-32多了8個通用寄存器，而且，每個通用寄存器都是64位寬,它們是：
rax,rbx,rcx,rdx,rsi,rdi,rsp,rbp
r8,r9,r10,r11,r12,r13,r14,r15
同時，x86-64全面支援x86-32和x86-16的通用寄存器:
eax,ax,al,ah,
ebx,bx,bl,bh,
但是，在對寄存器進行入/出棧操作時只能對相應的64位寄存器入/出棧，即：
( Instructions that modify the stack (push, pop, call, ret, enter, and leave) are implicitly 64-bit. Their 32-bit counterparts are not available, but their 16-bit counterparts are. Examples in NASM syntax: 
    push eax  ; illegal instruction
    push rbx  ; 1-byte instruction
    push r11  ; 2-byte instruction with REX prefix)

C、關於x64的呼叫慣例：

在設計呼叫慣例時，x64 體繫結構利用機會清除了現有 Win32 呼叫慣例（如 __stdcall、__cdecl、__fastcall、_thiscall 等）的混亂。在 Win64 中，只有一個本機呼叫慣例和 __cdecl 之類的修飾符被編譯器忽略。除此之外，減少呼叫慣例行為還為可調試性帶來了好處。

您需要瞭解的有關 x64 呼叫慣例的主要內容是：它與 x86 fastcall 約定的相似之處。使用 x64 約定，會將前 4 個整數參數（從左至右）傳入指定的 64 位元寄存器：

RCX: 1st integer argumentRDX: 2nd integer argumentR8: 3rd integer argumentR9: 4th integer argument

前 4 個以外的整數參數將傳遞到堆棧。該指標被視為整數參數，因此始終位於 RCX 寄存器內。對於浮點參數，前 4 個參數將傳入 XMM0 到 XMM3 的寄存器，後續的浮點參數將放置到線程堆棧上。

更進一步探究呼叫慣例，即使參數可以傳入寄存器，編譯器仍然可以通過消耗 RSP 寄存器在堆棧上為其預留空間。至少，每個函數必須在堆棧上預留 32 個位元組（4 個 64 位元值）。該空間允許將傳入函數的寄存器輕鬆地複製到已知的堆棧位置。不要求被調用函數將輸入寄存器參數溢出至堆棧，但需要時，堆棧空間預留確保它可以這樣做。當然，如果要傳遞 4 個以上的整數參數，則必須預留相應的額外堆棧空間。

讓我們看一個樣本。請考慮一個將兩個整數參數傳遞給子函數的函數。編譯器不僅會將值賦給 RCX 和 RDX，還會從 RSP 堆棧指標寄存器中減去 32 個位元組。在被調用函數中，可以在寄存器（RCX 和 RDX）中訪問參數。如果被調用代碼因其他目的而需要寄存器，可將寄存器複製到預留的 32 位元組堆棧地區中。圖 6 顯示在傳遞 6 個整數參數之後的寄存器和堆棧。

圖 6 傳遞整數

對這裡的參數壓棧，需要說明的是（對於整形參數）：
1、第四個參數後的參數按順序反向壓棧（8位元組）
2、為前四個參數預留的32位元組占空間是固定的、預分配的，不用被調用函數的編寫者負責，也就是說，不管你是否用到，這部分棧空間都佔用了,rsp所指向的位置如。
所以對於上面的例子，如果在被調用函數重要訪問p5,p6正確的方法是：
mov eax,[esp+32+8];p5
mov ebx,[esp+32+16];p6

 D、一個很特別的寄存器 rip，相當於x86-32的eip.　在x86-32是不可直接存取的，如mov eax,eip是錯的，但在x86-64位下卻可以，如 mov,rax,qword ptr [rip+100]是對的。而且，它除了是個程式計數器外，也是個“資料基地址”，有此可見，它現在是身兼兩職！為什麼在x86-64位下要用rip做訪問資料的基地址呢？因為，在x86-64下，DS,ES,CS,SS都沒有實際意義了，也就是說，它們不再參與地址計算，只是為了相容x86-32。FS,GS還是參與地址計算，它們兩個和x86-32的意義相同。由於DS,ES,CS,SS沒有意義了，所以在編譯動態庫時，符號變數是不允許直接出現在彙編代碼中的，而必須與rip一起使用，即
mov rax,[symb wrt rip]或者lea rbx,[symb wrt rip]

參考網頁：
AMD64 Architecture ---http://www.tortall.net/projects/yasm/wiki/AMD64
開始進行 64 位元 Windows 系統編程之前需要瞭解的所有資訊---http://www.microsoft.com/china/MSDN/library/Windev/64bit/issuesx64.mspx?mfr=true
The history of calling conventions, part 5: amd64---http://blogs.msdn.com/oldnewthing/archive/2004/01/14/58579.aspx