NASM

NASM

Тип	компилятор
Операционная система	Windows, DOS, Mac OS, Linux
Последняя версия	2.10 (12 марта 2012)
Лицензия	LGPL, с версии 2.07 — упрощённая лицензия BSD
Сайт	nasm.us

NASM (Netwide Assembler) — свободный (LGPL и лицензия BSD) ассемблер для архитектуры Intel x86. Используется для написания 16-, 32- и 64-битных программ.

История

NASM был создан Саймоном Тэтхемом совместно с Юлианом Холлом и в настоящее время развивается небольшой командой разработчиков на SourceForge.net. Первоначально он был выпущен согласно его собственной лицензии, но позже эта лицензия была заменена на GNU LGPL после множества проблем, вызванных выбором лицензии. Начиная с версии 2.07 лицензия заменена на «упрощённую BSD» (BSD из 2 пунктов).

NASM может работать на платформах, отличных от x86, таких как SPARC и PowerPC, однако код он генерирует только для x86 и x86-64^[1].

NASM успешно конкурирует со стандартным в Linux- и многих других UNIX-системах ассемблером gas.^[2][3][4] Считается, что качество документации у NASM выше, чем у gas.^[4] Кроме того, ассемблер gas по умолчанию^[5] использует AT&T-синтаксис, ориентированный на процессоры не от Intel, в то время как NASM использует вариант традиционного для x86-ассемблеров Intel-синтаксиса; Intel-синтаксис используется всеми ассемблерами для под DOS/Windows, например, MASM, TASM, fasm.

Синтаксис языка

В NASM используется Intel-синтаксис записи инструкций. Предложение языка ассемблера NASM (строка программы) может состоять из следующих элементов:

Метка Инструкция Операнды Комментарий

Операнды отделяются между собой запятой. Перед строкой и после инструкции можно использовать любое количество пробельных символов. Комментарий начинается с точки с запятой, а концом комментария считается конец строки. В качестве инструкции может использоваться команда или псевдокоманда (директива компилятора). Если строка очень длинная, то её можно перенести на следующую, используя обратный слеш \, подобно тому, как это делается в языке Си.

Компиляция и компоновка

NASM компилирует программы под различные операционные системы в пределах x86-совместимых процессоров. Находясь в одной операционной системе, можно беспрепятственно откомпилировать исполняемый файл для другой.

Компиляция программ в NASM состоит из двух этапов. Первый — ассемблирование, второй — компоновка. На этапе ассемблирования создаётся объектный код. В нём содержится машинный код программы и данные, в соответствии с исходным кодом, но идентификаторы (переменные, символы) пока не привязаны к адресам памяти. На этапе компоновки из одного или нескольких объектных модулей создаётся исполняемый файл (программа). Операция компоновки связывает идентификаторы, определённые в основной программе, с идентификаторами, определёнными в остальных модулях, после чего всем идентификаторам даются окончательные адреса памяти или обеспечивается их динамическое выделение.

Для компоновки объектных файлов в исполняемые в Windows можно использовать свободный бесплатно распространяемый компоновщик alink^[3](для 64-х битных программ компоновщик GoLink), а в Linux — компоновщик ld, который есть в любой версии этой операционной системы.

Для ассемблирования файла нужно ввести следующую команду:

nasm -f format filename -o output

Инструкции перехода

Компилятор обрабатывает текст программы в несколько проходов, благодаря чему можно инструкции перехода размещать до объявления соответствующих меток.

В командах условного и безусловного (jmp) переходов используется по умолчанию ближний тип переходов — near. Поэтому при возможности короткого перехода, чтобы не завысить размер программы на лишний байт, необходимо специально указать тип перехода short. С версии 0.98.09b были добавлены опции оптимизации -Ox, которые позволяют автоматически оптимизировать размер инструкций перехода^[6], в более ранних версиях или без таких опций минимальный размер программы можно получить только ручной модификацией исходного кода.

Формат выходных файлов

NASM поддерживает множество форматов выходных файлов, среди них^[7]:

• bin — файл произвольного формата, определяемого только исходным кодом. Пригоден как для файлов данных, так и для модулей с исполняемыми кодами — например, системных загрузчиков, образов ПЗУ, модулей операционных систем, драйверов .SYS в MS-DOS или исполняемых файлов .COM.
• obj — объектный модуль в формате OMF, совместимый с MASM и TASM.
• win32 и win64 — объектный модуль для 32- и 64-битного кода, совместимый с Win32- и Win64-компиляторами Microsoft.
• aout — объектный модуль в варианте формата a.out, использовавшемся в ранних Linux-системах.
• aoutb — версия формата a.out для BSD-совместимых операционных систем.
• coff — объектный модуль в формате COFF, совместимом с компоновщиком из DJGPP.
• elf32 и elf64 — объектный модуль в форматах ELF32 и ELF64, используемых в Linux и Unix System V, включая Solaris x86, UnixWare и SCO Unix.

Формат выходного файла можно задать с помощью ключа командной строки -f. Форматы могут расширять синтаксис некоторых инструкций и добавлять собственные инструкции.

Примеры программы Hello, world! под разные ОС

Примеры программы Hello, world!, которая выводит соответствующее сообщение и завершается.

Под операционную систему DOS

SECTION .text
org 0x100               ; эта директива нужна только в случае .com файла, в котором нет никаких    секций
        mov ah, 0x9
        mov dx, hello
        int 0x21
        mov ax, 0x4c00          ; ah == 0x4c al == 0x00
        int 0x21
SECTION .data
        hello DB "Hello, world!",0xd,0xa,'$'

Под операционную систему Windows (obj)

%include 'WIN32N.INC'
EXTERN MessageBoxA
Import MessageBoxA user32.dll
EXTERN ExitProcess
Import ExitProcess kernel32.dll
SECTION CODE USE32 CLASS=CODE
..start:
        push UINT MB_OK
        push LPCTSTR title
        push LPCTSTR banner
        push HWND NULL
        call [MessageBoxA]
        push UINT NULL
        call [ExitProcess]
SECTION DATA USE32 CLASS=DATA
        banner db 'Hello, world!',0xD,0xA,0
        title db 'Hello',0

Под операционную систему Windows x64 (obj)

; Hello.asm
EXTERN MessageBoxW
EXTERN ExitProcess
SECTION .text USE64
start:
        sub rsp, 28h         ; Microsoft x64 calling convention "shadow space"
        xor rcx, rcx         ; HWND hWnd = NULL
        lea rdx, [banner]    ; LPCTSTR lpText = banner
        lea r8, [title]      ; LPCTSTR lpCaption = title
        xor r9, r9           ; UINT uType =  MB_OK
        call MessageBoxW     ; MessageBox(hWnd, lpText, lpCaption, uType)
        xor rcx, rcx         ; UINT uExitCode = 0
        call ExitProcess     ; ExitProcess(uExitCode)
SECTION .data
        banner dw __utf16__('Hello, world!'),0
        title dw __utf16__('Hello!'),0

>nasm -f win64 Hello.asm
>golink Hello.obj kernel32.dll user32.dll

Под операционную систему Linux

SECTION .data
msg     db "Hello, world!",0xa  
len     equ $ - msg
SECTION .text
global _start           ; the program entry point
_start:
        mov eax, 4      ; 'write' syscall
        mov ebx, 1      ; file descr. 1 (stdout)
        mov ecx, msg    ; pointer to the data
        mov edx, len    ; amount of data
        int 0x80        ; call to the kernel
        mov eax, 1      ; '_exit' syscall
        mov ebx, 0      ; zero exit code (success)
        int 0x80        ; call to the kernel

Под операционную систему FreeBSD

SECTION .data
msg     db "Hello, world!",0xa  
len     equ $ - msg
SECTION .text
global _start            ; the program entry point
_start:
        push dword len
        push dword msg
        push dword 1     ; 1 is the file descriptor of stdout
        mov eax, 4       ; 4 is the 'write' syscall
        push eax         ; we must leave an extra dword on the stack
        int 0x80         ; call to the kernel
        add esp, 16      ; clean up the stack
        push dword 0     ; 0 is the exit code (success)
        mov eax, 1       ; 1 is the '_exit' syscall
        push eax         ; extra dword on the stack
        int 0x80         ; call to the kernel
                         ; no cleanup - we will never return

Под операционную систему KolibriOS^[8]

bits 32
     %include 'mos.inc'
     section .text
     MOS_HEADER01 main,image_end,memory_end,stacktop,0,0
main:
redraw:
       call draw_window
wait_event:
        MOS_WAITEVENT
        dec eax
        jz redraw
        dec eax
        jz key
;button pressed; we have only one button, close
        MOS_EXIT
key:
;key pressed, read it and ignore
        mov eax, MOS_SC_GETKEY
        int 0x40
        jmp wait_event
draw_window:
        MOS_STARTREDRAW
        xor eax, eax
        mov ebx, 10*65536 + 150
        mov ecx, 40*65536 + 50
        mov edx, 0x33FFFFFF
        mov edi, header
        int 0x40 ;define&draw window
        mov eax, MOS_SC_WRITETEXT
        mov ebx, 30*65536 + 10
        mov ecx, 0x80000000
        mov edx, string
        int 0x40 ;display string
        MOS_ENDREDRAW
        ret
        section .data
header db 'HelloWorld test',0
string db 'Hello, World!',0
image_end:
        section .bss
alignb 4
stack resb 1024
stacktop:
memory_end:

Известные программы, написанные на NASM

• Asmutils — набор системных утилит для операционных систем BSD, UnixWare, Solaris и AtheOS.
• Проект AsmOS^[9] — операционная система на ассемблере NASM (сейчас на стадии разработки).

Примечания

1. ↑ 1.1 What Is NASM?. The Netwide Assembler: NASM. Официальный сайт. — «NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler»  Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 14 июля 2010.
2. ↑ Ассемблеры для Linux: Сравнение GAS и NASM
3. ↑ ^{1 2} Использование ассемблера NASM в Windows
4. ↑ ^{1 2} Рэндолл Хайд. Which Assembler is the Best?  (англ.). Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 18 июля 2010.
5. ↑ Поддержка Intel-синтаксиса, вызываемого через специальную директиву .intel_syntax, появилась в gas-2.10; см. gas/NEWS  (англ.). Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 18 июля 2010.
6. ↑ C.2.33 Version 0.98.09b with John Coffman patches released 28-Oct-2001. The Netwide Assembler: NASM. Appendix C: NASM Version History. Официальный сайт. Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 18 июля 2010.
7. ↑ Chapter 7: Output Formats. The Netwide Assembler: NASM. Официальный сайт. Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 14 июля 2010.
8. ↑ Использование различных компиляторов в КолибриОС
9. ↑ Операционная система на ассемблере NASM

Литература

• Рудольф Марек. Ассемблер на примерах. Базовый курс. — СПб.: Наука и техника, 2005. — 240 с. — ISBN 5-94387-232-9
• А. В. Столяров. Программирование на языке ассемблера NASM для ОС Unix. — М.: МАКС Пресс, 2011. — 188 с. — ISBN 978-5-317-03627-0

Ссылки

• Официальный сайт
• Проект NASM на сайте SourceForge.net
• Расширенный ассемблер: NASM
• Введение в NASM (низкоуровневое программирование для Windows)

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проставив сноски, внести более точные указания на источники. Добавить иллюстрации.