C語言程序轉NASM匯編代碼

最近在學着寫bootloader，由於匯編太繁雜，希望可以使用C語言完成一部分，然后轉成NASM匯編代碼，經過摸索，最終找到了一個解決方案，記錄於此，留作參考。

核心步驟

• 使用gcc編譯得到.o文件
  這一步需要加上一些參數對編譯行為進行控制。具體自行參考gcc文檔。
  我最終使用的命令參數為
  shell gcc -fno-pic -fno-asynchronous-unwind-tables -m32 -O2 -s -c -o $@ $<
  具體含義我也沒有深入了解，-m32是生成32位代碼，-O2是一種優化級別，-fno-pic似乎是必要，要不然每個文件最終都會生成一個額外的函數。

• 使用objconv程序將.o文件轉換成匯編代碼

  objconv -fnasm $<
  

  objconv可以將.o文件轉成多種形式的匯編，具體自行查閱，上面的參數是要轉成NASM代碼。

• 問題
  還有一個問題是，這樣直接轉換成的匯編代碼包含多個段，以及各種對齊指令，以及enbdrXX指令，需要自己根據需要進行刪減。
  我所做的是只保留.text段，並刪減對齊指令、enbdrXX指令。

我的需求及實現

最終我需要的是將使用C語言完成的函數轉換成匯編形式的函數，並去掉編譯器相關、對齊相關的一些代碼。我的Makefile如下。

all : $(subst .c,.func,$(wildcard *.c))

%.func : %.asm
	./extractFunc.py $<

%.asm : %.o 
	./objconv -fnasm $<
%.o : %.c
	gcc -fno-pic -fno-asynchronous-unwind-tables -m32 -O2 -s -c -o $@ $<

clean :
	rm -rf *.asm *.o *.func

其功能是將當前目錄中的所有C語言文件轉換成NASM匯編語言文件。
C函數文件示例：

//filename : stripe.c
#define DISPLAY_MEMORY_BASE 0xa0000
#define WIDTH 320
#define HEIGHT 200

void stripe()
{
    for (int i = DISPLAY_MEMORY_BASE; i <= DISPLAY_MEMORY_BASE+WIDTH*HEIGHT/2; i++)
    {
        *((int *)i) = (0b11111100 & i);
    }
}

使用make命令得到的結果如下：

; filename : stripe.func
stripe: ; Function begin
        mov     eax, 655360                             ; 0004 _ B8, 000A0000
; Filling space: 7H
; Filler type: lea with same source and destination
;       db 8DH, 0B4H, 26H, 00H, 00H, 00H, 00H

?_001:  mov     edx, eax                                ; 0010 _ 89. C2
        add     eax, 1                                  ; 0012 _ 83. C0, 01
        and     edx, 0FCH                               ; 0015 _ 81. E2, 000000FC
        mov     dword [eax-1H], edx                     ; 001B _ 89. 50, FF
        cmp     eax, 687361                             ; 001E _ 3D, 000A7D01
        jnz     ?_001                                   ; 0023 _ 75, EB
        ret                                             ; 0025 _ C3
; stripe End of function

gcc和objconv已經在前面提到過了，那個python腳本的作用刪掉一些我所不需要的代碼，只保留.text部分，並刪除其中的對齊指令和enbdrXX指令。內容如下：

#!/usr/bin/python3

#filename : extractFunc.py

import os
import sys

def extractFunc(filename):
    fin = open(filename)
    lines = fin.readlines()
    start = 0
    end = 0
    lineNum = -1
    for line in lines:
        lineNum += 1
        if line.startswith(f'SECTION .text'):
            start = lineNum + 1
            continue
        if line.startswith(f'SECTION .data'):
            end = lineNum
            break
    funcLines = lines[start:end]
    cleanFuncLines = []
    for line in funcLines:
        if line.startswith('        endbr32') or line.startswith('ALIGN'):
            continue
        cleanFuncLines.append(line)

    fout = open(f'{filename[:-4]}.func', 'w')
    fout.writelines(cleanFuncLines)
    print(filename)

if __name__ == '__main__':
    extractFunc(sys.argv[1])

參考鏈接

1. https://stackoverflow.com/questions/20737947/how-to-generate-a-nasm-compilable-assembly-code-from-c-source-code-on-linux
2. https://stackoverflow.com/questions/1647359/is-there-a-way-to-get-gcc-to-output-raw-binary