[ARM-assembly]-ARM64汇编语言学习笔记

参考<ARM 64-Bit Assembly Language.pdf>

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文章目录

一、基础语法
- 1、先看一个示例
- 2、分配和初始化全局变量
- 3、对齐aligning
- 4、函数
- 5、条件
- 6、include文件
- 7、宏Macros
二、指令介绍
- 1、instruction set architecture (ISA)框图
- 2、AArch64 general registers
- 3、condition flags
- 4、Load/store
- - （1）、Load/store single register
  - （2）、Load/store single register (unscaled)
  - （3）、Load/store pair 一次性读写两个寄存器
三、Branch分支
- 1、Branch
- 2、Branch to Register
- 3、Branch and link
- 4、Compare and branch
- 5、Form PC-relative address

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一、基础语法

1、先看一个示例

写一个简单的c语言程序

把它翻译成汇编语言是这样的:

把C语言编译成汇编语言，其实是这样的：

补充一下stp ldp的知识：
stp ldp是双double-word操作

ARM64 开始就取消了32位的 LDM,STM,PUSH,POP指令，取而代之的是str\stp、ldr\ldp
ARM64 里面对栈的操作是16字节对齐

补充一下fp和sp的知识:
x29是FP，x30是LR

sp寄存器在任意时刻会保存栈顶的地址
fp寄存器也称为x29寄存器属于通用寄存器,但是在某些时刻我们利用它保存栈底的地址

为何要保存X29 X30

当此函数为叶子函数时，就不需要在对 x29 和 x30 寄存器的保护。叶子函数：函数里面不再调用其他函数。
当函数中的参数还有其他函数的引用时，需要对参数入栈，进行保护，以防引起数据错误。

2、分配和初始化全局变量

（示例）

疑问: 如何定义一个未初始化的static静态局部变量和全局变量？

语法格式:

.byte expressions.2byte expressions
.hword expressions
.short expressions.4byte expressions
.word expressions
.long expressions.8byte expressions
.quad expressions.ascii "string"  //带'\n'.asciz "string"  //不带'\n'
.string "string.float flonums
.single flonums.double flonums

3、对齐aligning

.align abs-expr, abs-expr, abs-expr
第一个abs-expr: 对齐的size
第二个abs-expr: 填充
第二个abs-expr: 可选，对齐应该跳过的最大字节数.balign[lw] abs-expr, abs-expr, abs-expr.skip size, fill
.space size, fill
分配一大块内存并将其全部初始化到相同的值，可以使用这两个指令.equ symbol, expression
.set symbol, expression
宏定义，等价define.equiv symbol, expression
宏定义，如果已经定义过了，则产生error.global symbol
.globl symbol
声明，声明后，所有文件都可以使用.comm symbol, length

4、函数

.size name,expression

.type name,type_description

5、条件

.if expression
.ifdef symbol
.ifndef symbol
.else
.endif

6、include文件

.include "file"

7、宏Macros

.macro macname
.macro macname macargs ...
.endm
.exitm

（宏也是有递归宏的）
‘enum 0,5’相当于

二、指令介绍

1、instruction set architecture (ISA)框图

2、AArch64 general registers

General purpose registers

Frame pointer —x29
Link register —x30
Stack pointer —sp
Zero register —xzr
Program counter —pc
PSTATE register

3、condition flags

4、Load/store

（1）、Load/store single register

ldr Load Register
str Store Register
在寄存器和memory之间传输double-word, single word, half-word, byte

语法:
<op>{<size>} Rd, <addr>

The op are:
b unsigned byte
h unsigned half-word
sb signed byte
sh signed half-word
sw signed word

示例：
ldr w8, [x4]
strb x12, [x2]
ldr x5, [x3, #7]!  前变址寻址
strh w9, [x6], #7  后变址寻址
ldrsh x5, [x0, 8]
strb w1, [x9]
ldrsh x5, [x0, 8]
strb w1, [x9]

（2）、Load/store single register (unscaled)

ldur Load Register (Unscaled)
stur Store Register (Unscaled).
特点别ldr str多了一个u而已，offset在 [−256, 256]之间

语法:
<op>{<size>} Rd, [Xn, #imm9]

The op are:
b unsigned byte
h unsigned half-word
sb signed byte
sh signed half-word
sw signed word

示例：
ldursb x4, [x5, #255]
stur x1, [x2, #-256]

（3）、Load/store pair 一次性读写两个寄存器

stp x29, x30, [sp, #-16]!
ldp x29, x30, [sp], #16

三、Branch分支

• Branch,
• Branch to Register,
• Branch and Link (subroutine call),
• Compare and Branch, and
• Form program-counter-relative Address.

1、Branch

b Branch //无条件跳转, ±128 MB范围
b{} <target_label> //有条件跳转， ±1 MB范围

b main
bvs overflow

2、Branch to Register

br Xn
ret {Xn}

3、Branch and link

bl <target_address>
blr Xn
其实就是在跳转之前，先将PC+4的地址保持到X30(LR)中

4、Compare and branch

cbz Compare and Branch if Zero,
cbnz Compare and Branch if Nonzero,
tbz Test Bit and Branch if Zero, and
tbnz Test Bit and Branch if Nonzero.

cb{n}z Rt,
tb{n}z Rt, #imm6,

• The cbz and cbnz instructions have a range of ±1 MB (encoded in 19 bits).
• The range of the tbz and tbnz instructions is ±32 KB (encoded in 14 bits).

5、Form PC-relative address

adr Form PC-Relative Address
adrp Form PC-Relative Address to 4 KB Page

它比ldr Rx,=label更加啊高效，它在两个cycle周期就可以计算这个64bit地址，无需访问memory