又LAG在Linux上的x86組合語言練習(使用NASM)

說明

這是我的 NASM 組合語言練習筆記。我是根據{YouTube}Intro to x86 Assembly Language進行學習。筆記下多數程式碼是該影片的範例修改而來。原始程式碼倉庫：https://github.com/code-tutorials/assembly-intro

建置(Build)&執行(Exec)

建置以前你需要先將本範例中的程式碼 tangle 出去。

(sort (org-babel-tangle) 'string<)

接著建置：

make

所有目的執行程式都會在 build 目錄下。你可以參考本筆記內容執行程式，或是在 Emacs org-mode 下執行本筆記。

清除(Clean)

make clean

Linux 系統呼叫

系統呼叫表原始碼位置： /usr/src/linux-headers-4.4.0-98-generic/arch/x86/include/generated/uapi/asm/unistd_64.h

Hello World

程式碼：

section     .text
global      _start                              ;must be declared for linker (ld)

_start:                                                 ;tell linker entry point

        mov     edx,len                             ;message length
        mov     ecx,        msg                     ;message to write
        mov     ebx,1                               ;file descriptor (stdout)
        mov     eax,4                               ;system call number (sys_write)
        int     0x80                                ;call kernel

        mov     eax,1                               ;system call number (sys_exit)
        int     0x80                                ;call kernel


section     .data

        msg     db  'Hello, world!',0xa                 ;our dear string
        len      equ $ - msg                             ;length of our dear string

編譯：

nasm -f elf64 hello.asm -o hello.o
ld -m elf_x86_64 hello.o -o hello

執行：

./hello

Example1

        global _start

_start:
        mov eax, 1
        mov ebx, 42
        sub ebx, 29
        int 0x80                ;eax:1 -> terminal print; ebx:status

nasm -f elf64 ex1.asm -o ex1.o
ld -m elf_x86_64 ex1.o -o ex1

./ex1
echo $?

Example2

        global _start

section .data
        msg db "Hello, World!", 0x0a
        len equ $ - msg

section .text

_start:
        mov eax, 4              ; sys_write system call
        mov ebx, 1              ; stdout file descriptor
        mov ecx, msg            ; byte to write
        mov edx, len            ; number of bytes to write
        int 0x80                ; perform system call

        ;; exit program
        mov eax, 1
        mov ebx, 0
        int 0x80

nasm -f elf64 ex2.asm -o ex2.o
ld -m elf_x86_64 ex2.o -o ex2

./ex2

Example3

;;;  about jump
;;; je A,B ; jump if Equal
;;; jne A, B; jump if Not Equal
;;; jg A, B ; jump if Greater
;;; jge A, B; jump if Grater or Equal
;;; jl A, B ; jump if Less
;;; jle A, B ; jump if Less or Equal

        global _start
        section .text
_start:
        mov ecx, 101             ; set exc to 99
        mov ebx, 42             ; exit status is 42
        mov eax, 1              ; sys_exit system call
        cmp ecx, 100            ; compare ecx to 100
        jl skip                 ; jump if less then
        mov ebx, 13             ; exit status is 13
skip:
        int 0x80

nasm -f elf64 ex3.asm -o ex3.o
ld -m elf_x86_64 ex3.o -o ex3

./ex3
echo $?

Example4

        global _start
        section .text
_start:
        mov ebx, 1              ;start ebx at 1
        mov ecx, 6              ; number of iterations
label:
        add ebx, ebx            ; ebx += ebx
        dec ecx                 ; ecx -= 1 ; inc => +1
        cmp ecx, 0              ; compare ecx with 0
        jg label                ; jump to label if greater
        mov eax, 1              ; sys_exit system call
        int 0x80

nasm -f elf64 ex4.asm -o ex4.o
ld -m elf_x86_64 ex4.o -o ex4

./ex4
echo $?

Example5

global _start

section .data
    addr db "yellow"

section .text
_start:
    mov [addr], byte 'H'
    mov [addr+5], byte '!'
    mov eax, 4    ; sys_write system call
    mov ebx, 1    ; stdout file descriptor
    mov ecx, addr ; bytes to write
    mov edx, 6    ; number of bytes to write
    int 0x80      ; perform system call
    mov eax, 1    ; sys_exit system call
    mov ebx, 0    ; exit status is 0
    int 0x80

nasm -f elf32 ex5.asm -o ex5.o
ld -m elf_i386 ex5.o -o ex5

./ex5

Example6

global _start

_start:
    sub esp, 4
    mov [esp], byte 'H'
    mov [esp+1], byte 'e'
    mov [esp+2], byte 'y'
    mov [esp+3], byte '!'
    mov eax, 4    ; sys_write system call
    mov ebx, 1    ; stdout file descriptor
    mov ecx, esp  ; bytes to write
    mov edx, 4    ; number of bytes to write
    int 0x80      ; perform system call
    mov eax, 1    ; sys_exit system call
    mov ebx, 0    ; exit status is 0
    int 0x80

nasm -f elf32 ex6.asm -o ex6.o
ld -m elf_i386 ex6.o -o ex6

./ex6

Example7

global _start

_start:
    call func
    mov eax, 1                  ;(ref:ex7-1 32bit register)
    int 0x80

func:
    mov ebx, 42
    pop eax                     ;(ref:ex7-1 pop eax)
    jmp eax                     ;(ref:ex7-1 jmp eax)

32 bit 的暫存器用 eax 命名，64 bits 的叫 rax(第(ex7-1 32bit register)行)。

第(ex7-1 pop eax)-(ex7-1 jmp eax)行同樣可以表示為 ret ，見下方 ex7-2

nasm -f elf32 ex7-1.asm -o ex7-1.o
ld -m elf_i386 ex7-1.o -o ex7-1

./ex7-1
echo $?

global _start

_start:
    call func
    mov eax, 1
    int 0x80

func:
    mov ebx, 42
    ret

nasm -f elf32 ex7-2.asm -o ex7-2.o
ld -m elf_i386 ex7-2.o -o ex7-2

./ex7-2
echo $?

Example8

global _start

_start:
    call func
    mov eax, 1
    mov ebx, 0
    int 0x80

func:
    push ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 2
    mov [esp], byte 'H'
    mov [esp+1], byte 'i'
    mov eax, 4    ; sys_write system call
    mov ebx, 1    ; stdout file descriptor
    mov ecx, esp  ; bytes to write
    mov edx, 2    ; number of bytes to write
    int 0x80      ; perform system call
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret

nasm -f elf32 ex8.asm -o ex8.o
ld -m elf_i386 ex8.o -o ex8

./ex8

Example9

State “DONE” from “NEXT” [2019-09-26 四 16:55]

global _start

_start:
    push 21
    call times2
    mov ebx, eax
    mov eax, 1
    int 0x80

times2:
    push ebp
    mov ebp, esp
    mov eax, [ebp+8]
    add eax, eax
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret

nasm -f elf32 ex9.asm -o ex9.o
ld -m elf_i386 ex9.o -o ex9

./ex9
echo $?

global main

extern printf

section .data
    msg db "Testing %i...", 0x0a, 0x00

main:
    push ebp
    mov ebp, esp
    push 123
    push msg
    call printf
    mov eax, 0
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret

nasm -f elf32 ex10.asm -o ex10.o
gcc -m32 ex10.o -o ex10

Note: 貌似我沒安裝 32 位元的 gcc，找不到-lgcc

./ex10

Example11

global add42

add42:
    push ebp
    mov ebp, esp
    mov eax, [ebp+8]
    add eax, 42
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret

// Function that returns x + 42
int add42(int x);

#include <stdio.h>
#include "add42.h"

int main() {
    int result;
    result = add42(30);
    printf("Result: %i\n", result);
    return 0;
}

nasm -f elf32 add42.asm -o add42.o
gcc -m32 add42.o ex11.c -o ex11

./ex11

Hello C, Hello ASM

NASM code

section     .text
global      hello_asm                              ;must be declared for linker (ld)

hello_asm:                                                 ;tell linker entry point

        mov     edx,len                             ;message length
        mov     ecx,        msg                     ;message to write
        mov     ebx,1                               ;file descriptor (stdout)
        mov     eax,4                               ;system call number (sys_write)
        int     0x80                                ;call kernel


section     .data

        msg     db  'Hello, NASM!',0xa                 ;our dear string
        len      equ $ - msg                             ;length of our dear string

like Hello World, but not exit process.

NASM code header for C

extern void hello_asm(void);

C code

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

void hello_c(){
  printf("Hello, C\n");
}

void hello_c();

C main code

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "hello_asm.h"
#include "hello_c.h"
//extern void hello_asm(void);
//extern void hello_c();

int main(void){
  printf("Hello, World\n");
  hello_asm();
  printf("\n");
  hello_c();
  return 0;
}

Compile

nasm -felf64 hello_asm.asm -o hello_asm.o
gcc -c hello_c.c -o hello_c.o
gcc -no-pie hello_main.c hello_c.o hello_asm.o -o hello
./hello

Hello, NASM!
Hello, World

Hello, C

授權(LICENSE)

本筆記除了程式碼部份外，其餘部份採用 CC-3.0 授權。

後記

雖然我以前就有 NASM 的基礎，不過以前看的書的範例平台是使用 Windows，也未太過深入了解系統中斷、系統呼叫。這次有比較深入的學習。

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