macOS 汇编指南

现在很多汇编的学习资料、途径和工具都是关于 Windows 下的，所以这里来介绍一下 macOS 上学习使用汇编需要的资料和工具。

本文持续更新中，也是作为个人笔记来使用的。

为什么需要学习汇编（使用途径）

汇编是计算机的“魔法”，虽然做个只会高级语言的“战士”也可以，但是当给“武器”附魔之后，战斗力也会大大增加（当然也有“玩火自焚”的）。

在现代，学习汇编之后的使用途径有几种：

• 直接用汇编指令写程序的代码，然后使用汇编器（Assembler）汇编成程序（这种学习的过程中可能使用比较多，在实际情况下很少用，因为太复杂了）。
• 用在 C 语言代码中，提高性能和速度，或者实现一些特别的功能。例如 UNIX 和 Linux 中的汇编代码就是为了提高运行速度，不然完全可以用纯 C 语言写出来；还有苹果不让开发者 iOS 平台获取 CPU 频率之后，一些开发者通过在 Objective-C 代码中使用汇编指令来推测频率。

注1：不过苹果后来加了转换，让推测的结果很不准，让这种 app 彻底完犊子了。
注2：Objective-C 是 C 语言的一个超集，就像 C++ 也是 C 语言的一个超集，它们都属于 C 语言家族。在苹果推出 Swift 之前，苹果平台的开发全靠 Objective-C。

• 能看懂反编译出来的内容（这种一般常规程序员用不到）。

不过在现在，汇编并不是编程的门槛，而是通往高手的必修课。但是新手还是建议先学会 C 语言再接触汇编（这里的学会是指能看明白各种结构即可）。

相关资料推荐

在现在各种高级语言、脚本语言遍地开花的今天，汇编语言越来越不受欢迎，因为繁琐、复杂，学习成本极高。例如， Intel CPU 开发手册就有 5000 页（每次发新的 CPU 之后都会更新，或增或减）。

第一个推荐的是苹果官方的汇编指南：《Mac OS X Assembler Guide》，下载地址在这里。
这本指南包含了 Mac OS X 汇编器的使用，汇编指令和地址模式的介绍等内容。
需要注意的是，它不光包括了 Intel CPU 的汇编内容，还包括更早期的 Power PC 的汇编内容。
但是由于该指南最新版本是 2005 年的，Intel 的指令有了巨大的更新，例如 AVX 等。并且苹果也已经在转向自己的 M1 芯片了（有意思的是，OS X 的汇编器手册最新更新时间是 2020 年6月23日，而这就是 M1 更新的日子，不知道苹果会不会在稳定之后再次更新）。

第二个推荐的是 Intel 的 《Introduction to x64 Assembly》，这是一篇汇编快速入门。新手可以看看，干货浓度极高。

第三个是：Intel 的开发手册。
这个手册虽然很长，但是一个很不错的资料，而且更新频率很高，如果需要了解新的 Intel 指令，那么这就是必须要看的了。所以这篇属于经常需要翻阅的。当然如果想见识见识也可以看看。链接是：Intel 64 和 IA-32 处理器相关的文档
可以直接下载合订本当作存档，不过这样不方便阅读。（关于这个，曾经 Intel 可以免费提供纸质版，只要你发邮件提供地址即可，有不少人定，不过大多都垫了显示器或者吃灰了。现在 Intel 不提供这个福利了，挺可惜的）
第一卷是一些大致的介绍，以及 Intel CPU 发展历程和区别，如果是初学者可以瞅瞅；第二卷开始就是指令的介绍了。第2卷的日常使用率比较高，需要经常查阅。具体区别在之前的链接中的界面可以看到。

这里需要注意的是，虽然常说 Intel 挤牙膏，但是 Intel 几乎每一代都会有指令、寄存器的更新和更改。所以文档的更新频率比较高，如果你需要使用最新的指令，那么请及时更新自己存储的文档。

第四个是一组关于 ARM 汇编的文档。
首先因为 Mac 现在以及转向自研的 M1 芯片了，M1 芯片是 ARM 架构的。
其次因为 ARM 现在并不像 Intel 一样提供了汇编指南《ARM ? DeveloperSuite Assembler Guide
Version 1.2》（这篇指南最新的b版本是2001年的），而是分散开了。如果想入门，阅读这本2001年的指南即可。
如果想深入了解最新的指令，那么查看这里https://developer.arm.com/architectures/instruction-sets。

汇编器以及实用工具介绍

汇编器（Assembler）和编译器（Complier）是不同的。如果搞不明白的话，可以简单理解成汇编器是将汇编指令转换成程序的；编译器是将高级语言的代码（例如 C/C++、Java 等的代码）转换成程序的。

这里介绍一下汇编器以及可能用得到的实用工具们（包括编辑器）。

as：

Mac OS X 的汇编器，需要在“终端”中使用，类似于 Windows 的 masm。支持 Intel 处理器的汇编以及 Power PC 处理器的汇编。放在目录下。在《Mac OS X Assembler Guide》中有使用方法的介绍。

ld：

连接器。

clang:

clang 有个状态就是汇编器，而且可以 C 语言等代码预处理成汇编语言代码，详细操作请看这里《clang 如何产生汇编代码文件》。使用 clang 可能对你更方便，不过需要自己判断了。

gcc:

gcc 和 clang具体区别这里不赘述，gcc 有个选项：，使用这个命令可以直接忽略被链接的标准库文件和初始化行为。这是因为有时候会出现不需要连接 C 标准库，直接汇编即可，那么就需要这样。最后会有相关演示。

size:

输出对象文件的各部分大小，如下：

clang 或 gcc：

Mac OS X 上，默认的 C、C++、Objective-C 编译器。如果在“终端”里使用命令，那么会调用 clang，而不是 gcc。

Xcode：

苹果自己的 IDE，有图形界面，也有一些终端命令行工具，可以编写 C、C++、Objective-C 和 Swift 语言的程序。可以利用 Xcode 来编写含有汇编代码的程序和 App。

这部分包含一些 cfi 相关的指令，可以在这里看到：https://web.mit.edu/rhel-doc/3/rhel-as-en-3/cfi-directives.html
此外，CFA是规范框架地址（Canonical Frame Address），相关资料可以看这里：
https://www.keil.com/support/man/docs/armasm/armasm_dom1361290010153.htm

接下来开始第二部分——可执行命令包含的字符串：

这里就是准备输出的字符串：了。
如果这里使用的是命令，那么这行应该改成。
因为自动补上了字符串末尾的，如果被用于 C 程序的话，就使用这个。

最后我们可以加上这么一行：

这行命令会告诉静态连接编辑器，这部分对象文件（object file）能被分割成几块。不过这里用不用无所谓，不影响结果。但是出于严谨可以加上。

完整代码如下：

汇编成可执行文件

在 Windows 中，现在主流的可执行文件的格式是 PE（Portable Executable File Format），而其中的“Executable”缩写就是很多人熟知的 EXE。在 macOS 中，可执行文件被称为。
如果使用命令来查看一个可执行文件的话就可以看到，这里我们查看 Xcode：

所以最终目标是要把这个汇编文件，“变”成一个。

这里有两种方法：

方法 1

由于这个程序十分简单，也没有链接特殊的库，可以直接使用以下命令来：

这时候可以看到，便是需要的。
运行一下看看：

非常不错。

方法 2

这种方法是常规做法，首先使用来汇编代码，并且修改权限：

这里需要注意一点，生成的是 Mach-O 对象文件（Mach-O object file），而不是，是不能直接运行的，如果直接运行会提示。在 Windows 中，对象文件被称为 COFF（Common Object File Format）。

这时候需要使用连接器来处理对象文件。但是，如果简单的使用会出现以下情况：

这是因为使用了 C 标准库的，但是默认搜不到。所以加上库地址就可以，如下：

特别注意！一般是不加任何后缀的。
这时候得到的便是需要的。使用命令来检查一下：

然后运行一下看看：

运行完美～

结尾

本文还会时不时更新一下，修改一些问题，添加一些内容。

总之，希望能帮到有需要的人～

来源：zhonguncle