Linux AT&T (GNU as) 匯編語法入門教學

前言

GCC 工具鏈預設使用 AT&T 語法 (源自 AT&T Bell Labs)，與 Intel 語法 (MSVC、NASM) 差異極大。閱讀編譯器輸出 (gcc -S) 或編寫內聯匯編時，掌握 AT&T 語法至關重要。

核心語法差異速查

暫存器總覽 (x86-64)

常用指令範例

# 資料傳送 (大小後綴 b/w/l/q)
movb  $0x41, %al          # 立即數 → 8-bit 暫存器
movw  %ax, (%rdi)         # 16-bit → 記憶體
movl  %eax, -4(%rbp)      # 32-bit → 記憶體 (區域變數)
movq  %rax, %rbx          # 64-bit 暫存器間傳送

# 算術/邏輯 (同樣有大小後綴)
addl  %ecx, %eax          # eax += ecx
subl  $10, %esp           # esp -= 10 (分配棧空間)
imull %edx                # 有號乘法: edx:eax = eax * edx
idivq %rcx                # 有號除法: rax=商, rdx=餘數

# 控制流
cmpl  %eax, %ebx          # 比較 ebx - eax (設置旗標)
je    label               # 相等跳轉 (ZF=1)
jl    label               # 有號小於跳轉 (SF!=OF)
jmp   *%rax               # 間接跳轉

# 棧操作
pushq %rax
popq  %rbx

# 函數調用 (System V AMD64 ABI)
# 參數: %rdi, %rsi, %rdx, %rcx, %r8, %r9, 其餘壓棧
# 返回值: %rax (整數/指標), %xmm0 (浮點)
call  printf
# 調用者清理棧 (若有棧參數)

記憶體寻址模式詳解

通用形式：DISP(BASE, INDEX, SCALE) → 有效位址 = BASE + INDEX*SCALE + DISP

• DISP：位移常數 (可為符號名)。
• BASE：基址暫存器 (可省略)。
• INDEX：索引暫存器 (可省略)。
• SCALE：1, 2, 4, 8 (可省略，預設 1)。

範例：

(%rax)           # 間接寻址
8(%rax)          # 基址 + 位移
(%rax,%rcx,4)    # 基址 + 索引*4 (陣列索引)
-4(%rbp)         # 幀相對 (區域變數)
array(,%rcx,8)   # 純索引陣列 (64-bit 元素)

實戰：C 對應匯編

// C 代碼
void dummy() {
    int a = 1234;
    int b = a;
}

// gcc -S -O0 dummy.c 輸出 (精簡)
dummy:
    pushq %rbp
    movq  %rsp, %rbp
    movl  $1234, -4(%rbp)    # a = 1234
    movl  -4(%rbp), %eax     # 載入 a
    movl  %eax, -8(%rbp)     # b = a
    popq  %rbp
    ret

內聯匯編 (GCC Extended Asm)

int foo(int a, int b) {
    int sum;
    asm volatile (
        "addl %%ebx, %%eax\n\t"
        : "=a" (sum)        // 輸出: %eax → sum
        : "a" (a), "b" (b)  // 輸入: a→%eax, b→%ebx
        : "cc"              // 破壞: 條件碼
    );
    return sum;
}

結語

• AT&T 語法「來源→目的」與「大小後綴」是最大適應障礙，多寫多看 gcc -S 輸出即可熟練。
• x86-64 System V ABI 呼叫慣例 (參數暫存器、棧對齊、紅區) 是編寫高效內聯匯編/裸機代碼的基石。
• 工具鏈：objdump -d -M intel 可輸出 Intel 語法反組譯，對照學習極佳。