汇编程序如何计算符号地址的段和偏移量？

Question

我已经学习了编译器和汇编语言，所以我想编写自己的汇编程序作为练习。但我有一些问题；

如何计算@DATA 或 OFFSET/ADDR VarA 等段的地址？

以一个简单的汇编程序为例：

    .model small
    .stack 1024
    .data
          msg db 128 dup('A')
    .code
    start:
        mov ax,@data
        mov ax,ds
        mov dx, offset msg
                           ; DS:DX points at msg
        mov ah,4ch
        int 21h            ; exit program without using msg
    end

那么汇编器是如何计算段的段地址的@data呢？

它如何知道将什么放入立即数mov dx, offset msg？

Answer 1

汇编器不知道在哪里@data和msg将在存储器结束这样产生的元数据被称为重定位（或“的修正”）在允许所述接头和操作系统填写正确的值的对象（.OBJ）文件。

让我们看一下稍微不同的示例程序会发生什么：

.model small
.stack 1024
.data
    msg db 'Hello, World!,'$'
.code
start:
    mov ax,SEG msg
    mov ds,ax
    mov dx,OFFSET msg
    mov ah,09h
    int 21h              ; write string in DS:DX to stdout
    mov ah,4ch
    int 21h              ; exit(AL)
end start

汇编此文件时，汇编器无法知道链接器会将示例程序定义的任何内容放在哪里。这对您来说可能很明显，但汇编程序不能假设它看到了一个完整的程序。汇编器不知道您是否会将它与其他目标文件或库链接，这可能会导致链接器放置msg在数据段开头以外的位置。

因此，当这个示例程序被汇编成一个目标文件时，汇编器会生成两个重定位记录。如果您使用 MASM 组装文件，您可以在使用 /Fl 开关生成的列表文件中看到：

 ; listing of the .obj assembler output, before linking
 0000               start:
 0000  B8 ---- R            mov ax,SEG msg
 0003  8E D8                mov ds,ax
 0005  BA 0000 R            mov dx,OFFSET msg
 0008  B4 09                mov ah,09h

R列表的机器代码列中操作数的旁边表示它们已重定位以引用它们。当链接器从目标文件创建 MS-DOS 格式的可执行文件时，它将能够为msg. 该值是链接时间常数，因此只有 而.obj不是.exe需要对其进行重定位。

然而，链接器将无法提供msg（数据段）段的位置，因为链接器不知道 MS-DOS 将在哪里将可执行文件加载到内存中。（在现代主流操作系统下，每个进程都有自己的虚拟地址空间，实模式只有一个地址空间，程序必须与设备驱动程序和 TSR 以及操作系统本身共享。）

因此，链接器将在生成的可执行文件中放置一个重定位，告诉 MS-DOS 根据加载位置调整立即操作数。

请注意，您可能希望通过编写一个仅适用于完整程序并仅生成 .COM 可执行文件的程序来简化您的汇编程序编写练习。这样就不用担心搬家了。您的汇编程序将决定在 .COM 格式允许的单个段中放置所有内容的位置。请注意，由于 .COM 文件不支持段重定位，因此无法使用mov ax,@data或mov ax,SEG msg无法使用指令。相反，CS=DS=ES=SS 在程序启动时使用操作系统的程序加载器选择的值。（并且在组装时不知道该值。）