在Mac OSX上编译NASM

Question

我在学校编写编译器，最后一个里程碑是生成汇编代码。尝试学习NASM。从一开始开始，http://www.cs.lmu.edu/~ray/notes/nasmexamples/，尝试编译Hello World。

; ----------------------------------------------------------------------------
; helloworld.asm
;
; This is a Win32 console program that writes "Hello, World" on one line and
; then exits.  It needs to be linked with a C library.
; ----------------------------------------------------------------------------

    global  _main
    extern  _printf

    section .text
_main:
    push    message
    call    _printf
    add     esp, 4
    ret
message:
    db      'Hello, World', 10, 0

在Windows下，组装、链接并运行此程序的方法如下：

nasm -fwin32 helloworld.asm
gcc helloworld.obj
a

在Linux下，您需要从函数名中删除前导下划线，并执行以下操作：

nasm -felf helloworld.asm
gcc helloworld.o
./a.out

但是我使用的是OSX操作系统。找到了这个小资源：http://salahuddin66.blogspot.com/2009/08/nasm-in-mac-os-x.html。在Mac OS X中，我们应该使用macho格式...

nasm -f macho -o hello.o hello.asm

...对于链接器（我们需要指定入口点）...

ld -e main -o hello hello.o

但是当我这样做时......

Undefined symbols:
    "printf", referenced from:
        _main in hello.o
ld: symbol(s) not found for inferred architecture i386

抱歉，我知道这是一篇很长的阅读内容。而且我怀疑这里没有太多NASM编程人员，但还是值得一试对吧？我会非常感激任何帮助。

- savinger

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那页笔记已更新至http://cs.lmu.edu/~ray/notes/nasmtutorial/。现在包含更多关于macOS的信息。 - Ray Toal

Answer 1

你的示例程序是一个32位的Windows程序。如今，编写64位程序可能更好。

要将其转换为64位macOS程序，您应该确保拥有最新版本的nasm，并安装了gcc。

程序现在应该看起来像这样：

; ----------------------------------------------------------------------------------------
; This is an macOS console program that writes "Hola, mundo" on one line and then exits.
; It uses puts from the C library.  To assemble and run:
;
;     nasm -fmacho64 hola.asm && gcc hola.o && ./a.out
; ----------------------------------------------------------------------------------------

          global    _main
          extern    _puts

          section   .text
_main:    push      rbx                     ; Call stack must be aligned
          lea       rdi, [rel message]      ; First argument is address of message
          call      _puts                   ; puts(message)
          pop       rbx                     ; Fix up stack before returning
          ret

          section   .data
message:  db        "Hola, mundo", 0        ; C strings need a zero byte at the end

您会注意到一些不同之处：

• 在64位环境下，第一个参数在RDI中，而不是在栈上
• 在调用之前，堆栈必须对齐到16字节边界。当进入main函数时，操作系统已经将main函数的返回地址（8个字节）放在了堆栈上，因此在调用puts函数之前推送rbx可以使堆栈重新对齐。
• 此外，在macOS上使用nasm需要使用rel。

- Ray Toal

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+1 展示如何使用 gcc 而不是 ld。出于某种原因，对我来说，gcc 在编译 xxx.o 方面的效果要好得多。 - Shades

Answer 2

函数printf在一些C库中定义（在Linux上，它可能在/lib/libc.so.6或/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6中），因此您需要链接到该库（我不知道MacOSX上是什么）。

您可以直接进行系统调用，即syscalls（我不知道MacOSX的细节，也不知道它们是否公开可用）。在Linux上，Linux汇编指南提供了详细信息。您需要找到相应操作系统的等效详细信息。

（顺便说一句，对于这样的任务，完全使用免费软件肯定更容易，因为它们的规范和源代码是可用的；对于像MacOSX这样的专有软件，您需要从软件提供商那里获得，有时非常昂贵）

- Basile Starynkevitch

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请注意，GUI 及其工具称为 MacOS X 是专有的，但真正的系统称为 Darwin，是开源的。我同意 Linux 在这方面有更好的文档，但在 Mac 上汇编绝不是一件“封闭”的事情。规格说明都在那里，也许缺乏流行的教程只是因为对汇编的兴趣不够。大多数时候这并不值得（除非你正在编写编译器 :-) 如果你熟悉 BSD 中的汇编（与 Linux 内核有很多差异），MacOS X 的汇编就是一个简单的跳跃，有时只需要检查头文件即可。 - sidyll

抱歉，我对此一无所知。是标准库stdio.h吗？如果我找到了这个库，我该如何链接它？ - savinger

stdio.h是一个头文件，而不是库。我猜你需要在MacOSX上使用一些lib*.dylib库。 - Basile Starynkevitch

stdio.h 只在 C 和 C++ 中有用和意义（然后编译器应该知道如何找到，可能需要额外的 -I 选项）。在汇编中不需要它。 - Basile Starynkevitch

要了解在编译helloworld.c时gcc正在做什么，请使用gcc -v运行它。 - Basile Starynkevitch

OS X使用免费软件来完成这些任务，即LLVM及其前端clang。 - no92