汇编语言中的global _start是什么？

Question

这是我的汇编语言代码...

section .text
global _start
_start: mov eax, 4
        mov ebx, 1
        mov ecx, mesg
        mov edx, size
        int 0x80
exit:   mov eax, 1
        int 0x80
section .data
mesg    db      'KingKong',0xa
size    equ     $-mesg

输出：

root@bt:~/Arena# nasm -f elf a.asm -o a.o
root@bt:~/Arena# ld -o out a.o
root@bt:~/Arena# ./out 
KingKong

我的问题是全局_start变量的作用是什么？我尝试通过谷歌先生来寻找答案，发现它被用来告诉程序的起始点。那么为什么我们不能像下面这个代码一样只使用 _start 来指定程序开始的位置并在屏幕上显示警告呢？

section .text
_start: mov eax, 4
        mov ebx, 1
        mov ecx, mesg
        mov edx, size
        int 0x80
exit:   mov eax, 1
        int 0x80
section .data
mesg    db      'KingKong',0xa
size    equ     $-mesg

root@bt:~/Arena# nasm -f elf a.asm
root@bt:~/Arena# ld -e _start -o out a.o
ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000008048080
root@bt:~/Arena# ld -o out a.o
ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000008048080

- vikkyhacks

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可能是"global main" in Assembly的重复问题。 - Jens Björnhager

Answer 1

global 指令是 NASM 特有的。它用于将代码中的符号导出到生成的目标代码中指向的位置。在这里，您将 _start 符号标记为全局，因此它的名称将添加到目标代码 (a.o) 中。连接器 (ld) 可以从目标代码中读取该符号及其值，从而知道在输出可执行文件中将其标记为入口点的位置。当您运行可执行文件时，它将从代码中标记为 _start 的位置开始执行。

如果一个符号缺少 global 指令，则该符号将不会被放置在目标代码的导出表中，因此链接器无法了解该符号。

如果您想要使用除默认值 _start 之外的其他入口点名称，可以向 ld 指定 -e 参数，如下所示：

ld -e my_entry_point -o output_filename object_filename

- Sedat Kapanoglu

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"_start" 是 ld 默认知道的一个入口点。使用命令 "ld -o out a.o -e _main" 即可起作用。 - Frank Kotler

@ssg，非常感谢您的回答。我可以清楚地理解您的观点，即我可以将_start更改为_main或任何我想要的名称。但是，我不明白为什么要使用“global _start”这一行？为什么链接器不能在我的程序中搜索_start并设置其作为执行的起始点？为什么要使用该指令“global”？ - vikkyhacks

原因是，除非您明确添加“global”指令，否则在目标代码中不会放置任何符号。否则，它们都被视为局部指令，并在汇编过程中被丢弃。 - Sedat Kapanoglu

我建议在你的示例中使用 ld -e my_entry_point。这通常不适用于由C编译器生成的main()，因此使用_main只会让那些还不理解所有组件如何配合的人感到困惑。 - Peter Cordes

Answer 2

_start被默认的Binutils的ld链接脚本用作入口点。

我们可以通过以下方式查看该链接脚本的相关部分：

 ld -verbose a.o | grep ENTRY

输出结果为：

ENTRY(_start)

ELF文件格式（以及其他目标文件格式），通过e_entry头字段明确指定程序将从哪个地址开始运行。

ENTRY(_start)告诉链接器在从目标文件生成ELF文件时将该入口设置为符号_start的地址。

然后，当操作系统启动程序（在Linux上使用exec系统调用）时，它解析ELF文件，将可执行代码加载到内存中，并将指令指针设置为指定的地址。

Sedat提到的-e标志覆盖了默认的_start符号。

你可以使用-T <script>选项替换整个默认的链接脚本，这里有一个具体的示例，设置了一些裸机汇编内容。 .global是一个汇编指令，用于标记ELF文件中的符号为全局变量。

ELF文件包含每个符号的一些元数据，指示其可见性。

最简单的观察方法是使用nm工具。

例如，在Linux x86_64 GAS freestanding hello world中：

main.S

.text
.global _start
_start:
asm_main_after_prologue:
    /* write */
    mov $1, %rax   /* syscall number */
    mov $1, %rdi   /* stdout */
    lea msg(%rip), %rsi  /* buffer */
    mov $len, %rdx /* len */
    syscall

    /* exit */
    mov $60, %rax   /* syscall number */
    mov $0, %rdi    /* exit status */
    syscall
msg:
    .ascii "hello\n"
    len = . - msg

GitHub 上游

编译并运行：

gcc -ffreestanding -static -nostdlib -o main.out main.S
./main.out

nm 的输出结果为：

00000000006000ac T __bss_start
00000000006000ac T _edata
00000000006000b0 T _end
0000000000400078 T _start
0000000000400078 t asm_main_after_prologue
0000000000000006 a len
00000000004000a6 t msg

man nm 告诉我们：

如果是小写字母，该符号通常是局部的；如果是大写字母，则该符号是全局的（外部的）。

因此我们可以看到，_global 可以在外部访问（大写字母 T），但我们没有标记为 .global 的 msg 不能访问（小写字母 t）。

链接器 知道如果看到多个具有相同名称的全局符号时如何崩溃, 或者 在看到更多异类符号类型时执行更智能的操作。

如果我们不将 _start 标记为全局，ld 就会变得悲伤并显示：

无法找到入口符号 _start

- Ciro Santilli OurBigBook.com

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ld -o a.o 只是表示“没有输入文件”。您想要什么命令行选项？ - Peter Cordes

Answer 3

标签在你声明它为全局变量之前并不是显式的全局变量，因此您必须使用全局指令来声明。链接器需要全局_start标签，如果没有全局_start地址，链接器将抱怨找不到。 您没有将_start声明为全局变量，因此它在该模块/对象代码之外不可见，因此对链接器也不可见。 这与C相反，C中的内容默认为全局变量，除非您将其声明为本地变量。

unsigned int hello;
int fun ( int a )
{
  return(a+1);
}

你好和乐趣是全局的，它们在对象外可见，但这个<p>标签没有完整的句子或上下文，因此无法进行翻译。

static unsigned int hello;
static int fun ( int a )
{
  return(a+1);
}

使它们本地化并不可见。

全部本地化：

_start:
hello:
fun:
more_fun:

现在这些内容已经全局可用于链接器和其他对象中了。

global _start
_start:
global hello
hello:
...

- old_timer

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请注意，这些指令是特定于汇编器的，即将汇编语言转换为机器码的程序。汇编语言通常没有标准，因此每个汇编器都可以做自己的事情，例如“intel格式”与“at&t格式”是相同指令集的极端示例。同样，有些人可能需要“global”，而其他人则可能需要“.global”。因此，您正在学习工具链的细微差别，而不一定是指令集。 - old_timer

这真的让人很难理解。我们在C语言中有局部变量和全局变量的概念，因为我们使用了函数。汇编语言中是否也有作用域呢？（如果我说错了，请纠正我，我刚开始学习汇编）。为什么链接器不能在我的程序中搜索_start并将其设置为执行的起点？它缺少什么信息来完成这个任务？ - vikkyhacks

我猜你可以把汇编中的标签视为C语言上下文中的“静态”符号，至少默认情况下是这样。也就是说，在文件/翻译单元范围内才能使用它们。使用“.global”定义一个标签会使汇编器导出它（将其添加到目标文件的符号表中），以便链接器稍后可以找到它，供其他翻译单元使用（或在你的程序启动时使用）。 - Carl Norum

在C语言中，局部变量和全局变量是相对于上下文的，特别是由单个C文件（或函数）创建的对象。与汇编语言没有什么不同，标签/变量是相对于上下文的，即由该单个源文件创建的对象。 - old_timer

就像在C语言或其他语言中一样，链接器仅“搜索”已定义为全局的标签/变量/函数的目标。这与源语言无关，对于该特定语言，您必须将该标签/变量/函数等定义为对象、上下文或全局，以供所有人使用（对象外部）。 - old_timer

链接器可以搜索那个对象并找到它，但那将违反链接器的工作。 最好的情况是，链接器可能会给出一个错误“_start找到但不是全局的”或类似的内容。 ld是开源软件，您可以添加这样的功能。 - old_timer

Answer 4

global _start 只是一个指向内存地址的标签。在 ELF 二进制文件中，对于 _start 标签来说，它是默认使用的标签，作为程序启动的地址。

还有 main 或 _main 或 main_，这些都是 C 语言中使用的函数名，由“启动代码”调用，如果你在使用 C 语言的话，“启动代码”通常会链接到这些函数。

希望这能帮到你。

- Moksh