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Linux 組合語言開發完全指南：語法、工具、系統呼叫與 GCC 內嵌組語

編輯：組合語言

前言

本文系統介紹 Linux 平台下組合語言開發的核心知識：AT&T 與 Intel 語法差異、開發工具鏈 (GAS/NASM, ld, GDB/ALD)、系統呼叫慣例 (int 0x80)、命令列參數存取、GCC 內嵌組語完整語法。配合 Hello World、參數處理、內嵌組語範例，是 Linux 組合語言入門與進階的綜合參考。

語法格式：AT&T vs Intel

特性	AT&T (GAS 預設)	Intel (NASM/MASM)
暫存器前綴	`%eax`	`eax`
立即數前綴	`$1`	`1`
操作數順序	來源, 目的 (`addl $1, %eax`)	目的, 來源 (`add eax, 1`)
運算長度後綴	`b/w/l` (`movb`)	前綴 `byte/word/dword ptr`
間接跳轉/呼叫	`jmp *%eax`	`jmp eax`
遠跳轉/呼叫	`ljump $seg, $off`	`jmp far seg:off`
記憶體定址	`disp(base,index,scale)`	`[base+index*scale+disp]`

Linux 保護模式下採用 32 位元線性定址，段基址通常為 0，有效位址 = disp + base + index*scale。

Hello World 範例 (兩種語法)

AT&T 語法

# hello.s
.data
msg: .string "Hello, world!\n"
len = . - msg
.text
.global _start
_start:
 movl $len, %edx
 movl $msg, %ecx
 movl $1, %ebx
 movl $4, %eax
 int $0x80
 movl $0, %ebx
 movl $1, %eax
 int $0x80

Intel 語法 (NASM)

; hello.asm
section .data
msg db "Hello, world!", 0xA
len equ $ - msg
section .text
global _start
_start:
 mov edx, len
 mov ecx, msg
 mov ebx, 1
 mov eax, 4
 int 0x80
 mov ebx, 0
 mov eax, 1
 int 0x80

兩者皆直接呼叫核心 sys_write (4) 和 sys_exit (1)，無需 libc，體積極小、速度極快。

開發工具鏈

工具	指令範例	說明
GAS	`as --gstabs -o hello.o hello.s`	GCC 後端組譯器，支援 AT&T，`--gstabs` 產生符號表供 GDB
NASM	`nasm -f elf hello.asm`	Intel 語法，快速、支援多格式 (ELF/COFF/Mach-O)
ld	`ld -o hello hello.o`	標準連結器，`-s` 會剝離符號表
GDB/DDD	`gdb hello`	源碼級除錯，需符號表
ALD	`ald hello`	專用組合語言除錯器，指令集`disassemble`, `break`, `run`, `next`, `register`

系統呼叫慣例 (int 0x80)

呼叫號：EAX (定義於 /usr/include/bits/syscall.h，SYS_write, SYS_exit 等)
參數傳遞：EBX, ECX, EDX, ESI, EDI (最多 5 個)
返回值：EAX
參數 >5 時：記憶體連續區塊，EBX 指向該區塊 (類似堆疊呼叫慣例，參數右至左入棧，EBX=ESP)

範例：write(fd, buf, len) → EAX=SYS_write, EBX=fd, ECX=buf, EDX=len

命令列參數存取

程式啟動時棧佈局：

ESP → argc
     argv[0] (程式名)
     argv[1] ...
     argv[argc-1]
     0 (NULL 結束)
     envp[0] ...
     envp[envc-1]
     0 (NULL 結束)

組合語言存取範例：

_start:
 popl %ecx        # argc
vnext:
 popl %ecx        # argv[i]
 test %ecx,%ecx; jz exit
 movl %ecx,%ebx; xorl %edx,%edx
strlen: movb (%ebx),%al; inc %edx; inc %ebx; test %al,%al; jnz strlen
 movb $10,-1(%ebx)      # 換行
 movl $4,%eax; movl $1,%ebx; int $0x80
 jmp vnext
exit: movl $1,%eax; xorl %ebx,%ebx; int $0x80

GCC 內嵌組語完整語法

__asm__("asm statements" : outputs : inputs : clobbers);

指令部：組合語言指令，操作數用 %0, %1... 代表輸出/輸入變數，實體暫存器寫 %%eax
輸出部："=r"(var)，= 表示輸出，r 限定暫存器
輸入部："r"(var)，無 =
損壞部："%eax"，告知 GCC 此暫存器被修改

範例：變數複製

int a=10, b=0;
__asm__ __volatile__(
 "movl %1, %%eax\n\t"
 "movl %%eax, %0"
 : "=r"(b)   /* 輸出 %0 */
 : "r"(a)    /* 輸入 %1 */
 : "%eax"    /* 損壞 eax */
);
printf("Result: %d, %d\n", a, b);

常用約束字母

約束	含義
`r`	任意通用暫存器
`q`	`eax/ebx/ecx/edx`
`a/b/c/d`	指定 `eax/ebx/ecx/edx`
`S/D`	`esi/edi`
`I`	常數 0-31
`m/v/o`	記憶體單元
`i/h`	立即數
`g`	任意 (暫存器/記憶體/立即數)

結語

Linux 組合語言開發雖不如 Windows (MASM32) 擁有統一 IDE，但工具鏈 (GAS/NASM, ld, GDB/ALD) 成熟完整，且直接對接核心系統呼叫，無 libc 依賴可產生極小極快執行檔。AT&T 與 Intel 雙語法共存滿足不同背景開發者。GCC 內嵌組語以強大的約束系統完美解決暫存器分配與 C 變數綁定難題，是效能關鍵路徑優化的利器。掌握本文核心知識點，即可在 Linux 系統程式開發、嵌入式優化、逆向工程、編譯器後端等領域自如運用組合語言威力。