1.4 Plan9匯編語言 · golan基礎

# 1.4 Plan 9 匯編語言本節我們快速介紹 Go 語言使用的 Plan 9 匯編，以方便在后續章節中能夠流暢的閱讀 Go 源碼中關于匯編的部分。對于一段 Go 程序，我們可以通過下面的命令來獲得編譯后的匯編代碼： ``` go build -gcflags "-N -l" -ldflags=-compressdwarf=false -o main.out main.go go tool objdump -s "main.main" main.out > main.S # or go tool compile -S main.go # or go build -gcflags -S main.go ``` FUNCDATA 和 PCDATA 指令包含了由垃圾回收器使用的信息，他們由編譯器引入。 ## 常量 ## 符號 ## 指令全局數據符號由以 DATA 指令開頭的序列全局數據符號由一系列以 DATA 指令起始和一個 GLOBL 指令定義。每個 DATA 指令初始化相應內存的一部分。未明確初始化的內存為零。該 DATA 指令的一般形式是 ~~~ DATA symbol+offset(SB)/width, value ~~~ 在給定的 offset 和 width 處初始化該符號的內存為 value。 DATA 必須使用增加的偏移量來寫入給定符號的指令。該 GLOBL 指令聲明符號是全局的。參數是可選標志，并且數據的大小被聲明為全局，除非 DATA 指令已初始化，否則初始值將全為零。該 GLOBL 指令必須遵循任何相應的 DATA 指令。例如： ~~~ DATA divtab<>+0x00(SB)/4, $0xf4f8fcff DATA divtab<>+0x04(SB)/4, $0xe6eaedf0 ... DATA divtab<>+0x3c(SB)/4, $0x81828384 GLOBL divtab<>(SB), RODATA, $64 GLOBL runtime·tlsoffset(SB), NOPTR, $4 ~~~ | 指令 | 操作符 | 解釋 | | :-- | :-- | :-- | | JMP | | | | MOVL | | | | MOVQ | | | | MOVEQ | | | | LEAQ | | | | SUBQ | | | | ANDQ | | | | CALL | | | | PUSHQ | | | | POPQ | | | | CLD | | | | CMPQ | | | | CPUID | | | | JEQ | | | ## 運行時協調為保證垃圾回收正確運行，在大多數棧幀中，運行時必須知道所有全局數據的指針。 Go 編譯器會將這部分信息耦合到 Go 源碼文件中，但匯編程序必須進行顯式定義。被標記為`NOPTR`標志的數據符號會視為不包含指向運行時分配數據的指針。帶有`R0DATA`標志的數據符號在只讀存儲器中分配，因此被隱式標記為`NOPTR`。總大小小于指針的數據符號也被視為隱式標記`NOPTR`。在一份匯編源文件中是無法定義包含指針的符號的，因此這種符號必須定義在 Go 原文件中。一個良好的經驗法則是`R0DATA`在 Go 中定義所有非符號而不是在匯編中定義。每個函數還需要注釋，在其參數，結果和本地堆棧框架中給出實時指針的位置。對于沒有指針結果且沒有本地堆棧幀或沒有函數調用的匯編函數，唯一的要求是在同一個包中的 Go 源文件中為函數定義 Go 原型。匯編函數的名稱不能包含包名稱組件（例如，`syscall`包中的函數`Syscall`應使用名稱`·Syscall`而不是`syscall·Syscall`其TEXT指令中的等效名稱）。對于更復雜的情況，需要顯式注釋。這些注釋使用標準`#include`文件中定義的偽指令`funcdata.h`。如果函數沒有參數且沒有結果，則可以省略指針信息。這是由一個參數大小`$n-0`注釋指示`TEXT`對指令。否則，指針信息必須由Go源文件中的函數的Go原型提供，即使對于未直接從Go調用的匯編函數也是如此。（原型也將`go vet`檢查參數引用。）在函數的開頭，假定參數被初始化但結果假定未初始化。如果結果將在調用指令期間保存實時指針，則該函數應首先將結果歸零，然后執行偽指令`GO_RESULTS_INITIALIZED`。此指令記錄結果現在已初始化，應在堆棧移動和垃圾回收期間進行掃描。通常更容易安排匯編函數不返回指針或不包含調用指令; 標準庫中沒有匯編函數使用`GO_RESULTS_INITIALIZED`。如果函數沒有本地堆棧幀，則可以省略指針信息。這由`TEXT`指令上的本地幀大小`$0-n`注釋表示。如果函數不包含調用指令，也可以省略指針信息。否則，本地堆棧幀不能包含指針，并且匯編必須通過執行偽指令`TEXTNO_LOCAL_POINTERS`來確認這一事實。因為通過移動堆棧來實現堆棧大小調整，所以堆棧指針可能在任何函數調用期間發生變化：甚至指向堆棧數據的指針也不能保存在局部變量中。匯編函數應始終給出 Go 原型，既可以提供參數和結果的指針信息，也可以`go vet`檢查用于訪問它們的偏移量是否正確。 ## 寄存器 ### 通用寄存器 Plan 9 中的通用寄存器包括： AX BX CX DX DI SI BP SP R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 PC ### 偽寄存器偽寄存器不是真正的寄存器，而是由工具鏈維護的虛擬寄存器，例如幀指針。 FP, Frame Pointer：幀指針，參數和本地 PC, Program Counter: 程序計數器，跳轉和分支 SB, Static Base: 靜態基指針, 全局符號 SP, Stack Pointer: 當前棧幀開始的地方所有用戶定義的符號都作為偏移量寫入偽寄存器 FP 和 SB。 ## 尋址模式匯編語言的一個很重要的概念就是它的尋址模式，Plan 9 匯編也不例外，它支持如下尋址模式： ~~~ R0 數據寄存器 A0 地址寄存器 F0 浮點寄存器 CAAR, CACR, 等特殊名字 $con 常量 $fcon 浮點數常量 name+o(SB) 外部符號 name<>+o(SB) 局部符號 name+o(SP) 自動符號 name+o(FP) 實際參數 $name+o(SB) 外部地址 $name<>+o(SB) 局部地址 (A0)+ 間接后增量 -(A0) 間接前增量 o(A0) o()(R0.s) symbol+offset(SP) 引用函數的局部變量，offset 的合法取值是 [-framesize, 0) 局部變量都是 8 字節，那么第一個局部變量就可以用 localvar0-8(SP) 來表示如果是 symbol+offset(SP) 形式，則表示偽寄存器 SP 如果是 offset(SP) 則表示硬件寄存器 SP ~~~ ``` TEXT pkgname·funcname(SB),NOSPLIT,$-8 JMP _rt0_amd64(SB) ``` ## 進一步閱讀的參考文獻 * [A Quick Guide to Go's Assembler](https://golang.org/doc/asm) * [Rob Pike, How to Use the Plan 9 C Compiler](http://doc.cat-v.org/plan_9/2nd_edition/papers/comp) * [Rob Pike, A Manual for the Plan 9 assembler](https://9p.io/sys/doc/asm.html) * [Debugging Go Code with GDB](https://golang.org/doc/gdb)