为什么 movw di, [ebp+4] 是非法的？

Question

我正在尝试为 Intel Atom 系统编译基于 6502 的模拟器，但是我收到了此文件的以下类型的错误：https : //github.com/littlefluffytoys/Beebdroid/blob/master/app/src/main/ jni/6502asm_x86.S

jni/6502asm_x86.S:163:5: error: invalid instruction mnemonic 'movb'
movb ch, [ ebp+9] # ch = r10 = S
^~~~
jni/6502asm_x86.S:181:2: error: invalid instruction mnemonic 'pushw'
pushw 0xfffa
^~~~~

这是 32/64 位的问题吗？我熟悉汇编，但不熟悉 x86 或 x86_64，而且我发现很难追踪正在发生的事情。我知道 movq 在 32 位上不可用，但我想不出为什么 byte 根本不可用。

我不得不从文件中删除所有 % 符号 - 似乎我的 cc (4.8.4) 版本不喜欢它们 - 但后来遇到了这个 mov 问题。

特别令人困惑的是 movw 和 movb 的早期实例不会产生错误，例如

    movw  di,  [ ebp+4]     #  di = r6  = PC
    movb  cl,  [ ebp+6]     #  cl = r7  = A

（虽然我注意到这些在宏定义中，所以也许它们还没有被解析）

我在一些英特尔文档中读到 mov 有时看起来如下，但我对这种格式的了解不够，无法尝试重写数十个错误：

MOV     ECX, dword ptr table[RBX][RDI]

任何帮助，将不胜感激！

Answer 1

汇编程序宏是纯文本替换。如果您不使用宏，则其内容不必有效。而且如果用了，只在用的地方组装。（它不像一个内联函数，它像一个 C 预处理器宏）。

原始文件的用途.intel_syntax noprefix上方，但随后充满了像疯狂的代码
mov %ebx, [%ebx + %eax*4]，并movb %al,[%esi+%edi]仍与装饰的名字注册%，尽管noprefix，更重要的是仍然使用AT＆T风格的操作数大小后缀。

它是 Intel 和 AT&T 语法的突变混合体，难怪一些汇编程序拒绝它。

参见https://stackoverflow.com/tags/intel-syntax/info与https://stackoverflow.com/tags/att/info

在我的 Linux 桌面上，原始文件与as我调用的GNU Binutils 组合得很好gcc -m32 -c 6502asm_x86.S。（我在 Linux 上，所以这是真正的 GCC，具体gcc --version说gcc (GCC) 9.1.0 Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.等。它使用as. as --version说“GNU 汇编程序（GNU Binutils）2.32”）

我怀疑您使用的是带有 Apple Clang 的 Mac。您的“cc (4.8.4)”看起来更像是 gcc 版本号，但 GCC 不包含汇编程序。它总是使用外部的。在 Mac 上，它可能仍然是 Clang/LLVM，而不是 GNU Binutils。

在我的 Linux 桌面上，clang 8.0.1 拒绝了这个文件。在英特尔模式下不接受 AT&T-isms 更加严格，并且根本不支持.intel_syntax prefix，仅支持intel noprefix或att prefix. 删除%文件中的所有字符后，clang -m32 -c 6502asm_x86.S给出与您显示的相同的错误消息：

6502asm_x86.S:121:5: error: invalid instruction mnemonic 'movw'
    movw di, [ebp+4] # di = r6 = PC
    ^~~~

解决这个烂摊子：

如果可能，请使用GNU binutils 中的asaka gas。但是 IDK 如果它支持 MachO 对象文件，那么它可能不适合您。（更新：显然您在 Linux 上尝试使用 Android 工具链。这也是叮当声，但可能正在创建 ELF 对象。所以您可能只需要as手动使用。）

要实际修复源代码，请删除所有操作数大小的后缀，并让寄存器操作数暗示大小。

在两个操作数都不是寄存器的.intel_syntax情况下，该文件确实正确使用了 GAS操作数大小覆盖，mov dword ptr [ebp+20], 0因此它需要dword ptr.

但是你不能只删除每个助记符的最后一个字符：一些指令已经省略了它。（看起来该文件对 dword 操作数大小是这样做的，但为使用字节或字操作数大小的每条指令冗余地指定它。）

有一些指令仍然可以使用（有时需要）英特尔语法中的大小后缀，例如pushw immediate. 一些像 NASM 这样的汇编器使用push word 123，但 GAS.intel_syntax noprefix使用pushw 123. 但是，如果有寄存器或内存操作数，则可能暗示大小。egpush di是一个词push，pop word ptr [ecx]是一个词pop。您还有“字符串”指令的后缀，例如movsb/w/d/lodsb/w/d等。

例如

do_interrupt:
        PUSHWORD di                     # push(cpu->pc)
        movzx eax, byte ptr [ebp+10]
        or  eax, 0x20           # uint8_t temp = cpu->p | 0x20;
        PUSH_BYTE al             # push(temp);
        popw ax
        movw di, [esi+eax]              # cpu->pc=*(uint16_t*)&(cpu->mem[0xfffe]);
        or byte ptr [ebp+10], 4         # cpu->p |= FLAG_I;
        movw [ebp+4],di            # Remove when C-only
        movb [ebp+9],ch             # Remove when C-only
        pop eax
        add eax,7                           # c += 7;
        push eax

变成

do_interrupt:
        PUSHWORD di                     # push(cpu->pc)
        movzx eax, byte ptr [ebp+10]
        or    eax, 0x20           # uint8_t temp = cpu->p | 0x20;
        PUSH_BYTE al             # push(temp);
        pop   ax
        mov   di, [esi+eax]              # cpu->pc=*(uint16_t*)&(cpu->mem[0xfffe]);
        or    byte ptr [ebp+10], 4         # cpu->p |= FLAG_I;
        mov   [ebp+4],di            # Remove when C-only
        mov   [ebp+9],ch             # Remove when C-only

        # pop eax; add eax,7 ; push eax   # optimize into one instruction:
        add   dword ptr [esp], 7     # c += 7;
        # or address it relative to EBP if we know where ESP is relative to EBP

显然，您还需要查看宏定义。

这看起来不像是有史以来最高效的代码；可以在寄存器中做更多事情。但这不是重点。我只看到了一个小的窥视孔优化 pop/add/push into a memory-destination add，没有尝试优化其余部分。

还有其他明显的东西，比如

    movb %dl,  [%ebp+7]     #  dl = r8  = X
    movb %dh,  [%ebp+8]     #  dh = r9  = Y

这可能是单个字加载到 DX = DH:DL（x86 是小端字节序并且具有非常有效的未对齐加载，如果这恰好是未对齐的）。

所以我不建议使用此代码作为学习 x86 的示例！