Go Assembly Programming

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源自 Plan9 彙編實現。 儲存在 .s 檔案中，編譯器自動編譯、連結。

本文內容基於 amd64 架構。

指令

指令參數長度。

MOVB: 1-byteMOVW: 2 MOVL: 4 MOVQ: 8 

資料移動方向：從左往右。

 ADD R1, R2        // R2 += R1 SUB R3, R4        // R4 -= R3 SUB R3, R4, R5    // R5 = R4 - R3 MUL $7, R6        // R6 *= 7

記憶體訪問。

 MOV (R1), R2            // R2 = *R1 MOV 8(R1), R2           // R2 = *(8 + R2) MOV 16(R1)(R2*2), R3    // R3 = *(16 + R1 + R2*2) MOV runtime·x(SB), R2   // R2 = *runtime·x

跳轉指令。

 JMP label      // 跳轉到標籤。 JMP 2(PC)      // 跳轉到 PC + n 行。 JMP -2(PC)

數字常量以 $ 開頭，十進位（$10）和 十六進位（$0x10）。 標籤僅在函數內有效。

偽寄存器

偽寄存器（pseudo-register）由語言定義並使用，最終會被編譯為硬體寄存器引用。

考慮到平台差異，編譯後的機器代碼，可能須儲存 PC、BP、SP 等物理寄存器值。 在編寫彙編代碼時，很難事先計算好實際所需位移量。為此，組合語言用偽寄存器表示某個相對位置就很有必要。

• SB: Static Base Pointer（全域符號）

表示一個全域符號地址，通常應用於全域函數或資料。
例如 CALL add(SB) 表示對應符號名字為 add 的記憶體位址。
在名字後添加角括弧（add<>(SB)），表示該符號名僅在當前檔案內可見。
還可用位移量表示基於某個符號名字的地址，例如 add+8(SB)。

• FP: Frame Pointer（參數地址）

指向由調用方提供的參數列表起始地址，通過位移量指向不同參數或傳回值。
通常在位移量前包含參數名。例如 MOVQ size+16(FP), AX

• SP: Stack Pointer （棧局部變數記憶體位址）

偽 SP 寄存器表示棧幀內，用於本地局部變數操作的起始地址。
鑒於棧從底開始的操作方式，SP 實際是棧底位置（等同調整後的 BP 地址）。
使用該方式訪問局部變數，須添加變數名，如 x-8(SP)。如果省略變數名，則表示硬體寄存器。

• PC: Program Counter（指令地址）

可用來按指令行數條轉。
比如 JMP 2(PC) 表示以當前位置為 0 基準，往下跳到第 2 行。

考慮到棧幀記憶體實際上分成局部變數（底）和調用參數（頂）兩部分使用，所以用偽 SP 寄存器負值便宜訪問局部變數是很自然的做法。 如此，物理寄存器 SP 用來操作調用參數入棧；而偽寄存器 SP 用來訪問局部變數。 畢竟 BP 寄存器是可選的。

注意 x+0(FP) 和 gobuf_pc(AX) 宏函數的區別。

                         CALLEE  lo               SP +-----------+   ..........................                      |           |                            .                      +-----------+                            .                      |           |                       frame size（包括 caller BP）       BP (pseudo SP) +-----------+                            .                      | caller BP |                            .                      +-----------+   ..........................                      | caller PC |                   FP +-----------+------------+ SP   ..........                      | arg0      | call arg0  |               .                      +-----------+------------+               .                      | argn      | call argn  |       argument size                      +-----------+------------+               .                      | return    | call ret   |               .  hi                  +-----------+------------+   .............                                  | local var0 |                                  +------------+                                  | local varn |                                  +------------+ BP (pseudo SP)                                      CALLER

函數

函數定義。

                                          參數及傳回值大小                                          |  TEXT runtime·cgocallback(SB),NOSPLIT,$32-32       |        |                      |      包名     函數名                   棧幀大小（不包括參數及傳回值）

當前包，可省略包名，直接以中心點開始。

由調用者（caller）負責分配目標函數（callee）參數和傳回值記憶體。 調用者須自行儲存相關寄存器狀態。

樣本

使用彙編代碼編寫一個簡單的加法。

add.s

 #include "textflag.h"  // add(x, y int) int TEXT ·add(SB), NOSPLIT, $8-24     MOVQ $0, z-0x8(SP)     MOVQ x+0x0(FP), AX     MOVQ y+0x8(FP), BX     ADDQ AX, BX            MOVQ BX, z-0x8(SP)     MOVQ BX, ret+0x10(FP)     RET

main.go

 package main  func add(x, y int) (z int)    // 聲明彙編函數原型  func main() {    z := add(0x100, 0x200)    println(z) }

可以看到編譯器插入棧幀調整，環境儲存等指令。

 $ go build -gcflags "-l"  $ go tool objdump -s "main\.add" test  TEXT main.add(SB) add.s    add.s:5     0x104bfe0       SUBQ $0x10, SP        // 因為要儲存 BP，所以棧幀大小調整到 0x10。    add.s:5     0x104bfe4       MOVQ BP, 0x8(SP)        add.s:5     0x104bfe9       LEAQ 0x8(SP), BP         add.s:6     0x104bfee       MOVQ $0x0, 0(SP)        add.s:7     0x104bff6       MOVQ 0x18(SP), AX       add.s:8     0x104bffb       MOVQ 0x20(SP), BX       add.s:9     0x104c000       ADDQ AX, BX         add.s:10    0x104c003       MOVQ BX, 0(SP)          add.s:11    0x104c007       MOVQ BX, 0x28(SP)       add.s:12    0x104c00c       MOVQ 0x8(SP), BP         add.s:12    0x104c011       ADDQ $0x10, SP        // 清除棧幀。    add.s:12    0x104c015       RET     

使用 -gcflags -S 輸出反組譯碼時，會有 FUNCDATA 和 PCDATA 資訊。 它們是編譯器引入，包含記憶體回收行程要使用的資訊。

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