RISCV AS汇编器

1. 编译流程

通常情况下，编译器编译一个可执行文件包含以下几个步骤：

1. 预处理
2. 编译
3. 汇编
4. 链接

2. 可执行文件

可执行与可链接格式（Executable and Linkable Format, ELF）,一种文件格式

常见的段：

• 代码段（.text）：存放程序的可执行机器指令（编译后的二进制代码）。
• 只读数据段（.rodata）：存放只读常量数据。
• 数据段（.data）：存放已初始化的全局变量和静态变量。
• BSS段（.bss）：存放未初始化或初始化为 0 的全局/静态变量。
• 符号段（.symtab）：记录程序中的符号信息（函数名、变量名及其地址）。
• 可重定位代码段（.rel.text）：记录代码中需要重定位的位置。
• 可重定位数据段（.rel.data）：记录数据段中需要重定位的位置。
• 调试符号段（.debug）：存放调试信息，供 GDB 等调试器使用。

2.1 可重定位目标文件与可执行目标文件

可重定位目标文件：在链接阶段和其他可重定位目标文件合并成一个可执行文件

• 包含代码和数据
• 所有段的起始地址不确定，用0填充
• 可重定位代码段（.rel.text）
• 可重定位数据段（.rel.data）

可执行目标文件：可以执行的目标文件

• 包含代码和数据
• 所有段的起始地址都已经确定

3. 汇编语法

3.1 注释

在.S文件中支持三种注释：

• “//” 单行注释
• “#” 在一行开始表示注释整行
• “/**/” 多行注释

注: .S文件会经过预处理器处理，可以使用C语言中的注释方式，经过预处理以后会被丢弃，.s文件中只能用汇编注释#。

3.2 标签和符号

• 标签 (Label)：后面紧跟冒号 :，代表所在位置的地址。常用于跳转或函数入口。start: 或 loop_start: 都是标签。
• 符号 (Symbol)：指代一段数据或代码的名字，但不一定需要紧跟冒号。通过 .equ、.set、#define（仅 .S）定义的常量，或用 .globl 导出的函数名，都是符号。

label_name: # 普通标签（冒号结尾） instruction 1: # 局部标签（纯数字，用于临时跳转） instruction jmp 1f # 1f = 向前（forward）找下一个 "1:" jmp 1b # 1b = 向后（backward）找上一个 "1:"

符号代表所在的地址，也可以当作变量或者函数来使用，符号由字母，数字，‘_’ 和’.'和"$"组成。

局部标签不一定是符号（数字标签就不是），局部符号一定是符号表中的条目。

3.3 指令伪指令

指令是真正的机器指令，汇编后直接生成对应的机器码，并且寄存器必须小写，指令可以是全大写或者全小写。

[前缀] 操作码 [源操作数], [目的操作数]

伪指令以点 . 开头，是汇编器的命令，不生成机器码，控制汇编过程。
伪指令可以实现如下功能：

• 符号定义
• 数据定义和对齐
• 汇编控制
• 汇编宏
• 段描述

3.3.1 对齐伪指令

1. .align 对齐，填充数据来实现对齐，可以填入0或者nop指令
2. 告诉汇编器，.align 后面的汇编必须从下一个能被2^n整除的地址开始分配
3. RISCV中第一个参数表示2^n大小

.align expression [, fill_value [, max_bytes]]

3.3.2 数据定义伪指令

基本数据定义伪指令：

字符串定义伪指令：

3.3.3 函数相关伪指令

.global定义一个全局符号
.include引用头文件
.if,.else,.endif控制语句

3.3.4 与段相关的伪指令

1. .section

.section name,"flags"

.section: 表示接下来的数据或者指令会链接到哪个段中，每一个段以段名为开始，以下一个段名或者文件末尾为结束。

2. .pushsection和.popsection

.pushsection name, "flags", @type # ... 在新段中定义内容 ... .popsection

3. .section和.previous

初始状态: 当前在 .text 段 .section .data, "aw", @progbits ──► 切换到 .data 记住: 上一个段是 .text [在 .data 中定义数据] .previous ──► 回到 .text（上一个段） [继续在 .text 写代码] .section .rodata, "a", @progbits ──► 切换到 .rodata 记住: 上一个段是 .text（.previous 后的当前段） [定义只读数据] .previous ──► 回到 .text

3.3.5 宏

1. 汇编中的宏通过.macro和.endm定义
2. .macro后面是宏的名称，然后是跟宏的参数
3. 在宏里面使用参数要加“\”

.macro add_1 p1 p2 add x0, \p1, \p2 .endm

4. 宏定义的时候可以设置一个初始值：

.macro reserve_str p0=0,p2 .endm # 由于第一个参数有一个默认值，可以省略默认值 reserve_str ,b reserve_str a,b

5. 宏参数后面加.req表示在宏调用过程中必须传递一个值，否则会编译出错

3.3.6 文件相关的伪指令

.incbin 伪指令可以把文件的二进制数据嵌入到当前位置。
.include 伪指令可以把汇编代码插入到当前指令所在位置。

4. RISCV 汇编编译选项