我需要有关将此 C 代码转换为汇编的一般提示和指导

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不幸的是，我的教授是有史以来最糟糕的教授之一，她制作的材料几乎没有任何材料可以对此提供任何帮助。我并不是在寻找直接答案，我只是想要教材，这样我就可以自己学习如何做到这一点。我知道您可以使用 GCC 选项将其转换为汇编，但这并没有告诉我有关该过程的任何信息。有关于如何执行此操作的指南吗？我在 MacOS 上。我的教授没有说任何有关 Windows 与 MacOS 上的汇编编码差异或任何其他内容。

int main()
{
    int x, y, result=0;

    //read x
    printf("Please enter x: ");
    scanf("%d", &x);
    //read y
    printf("Please enter y: ");
    scanf("%d", &y);

    if (y<0)
    {
            x=0-x;
            y=0-y;
     }

    for (int counter=0; counter<y; counter++)
    {
        result+=x;
    }
    printf("x*y =  %d\n",result);
    return 0;
}

这是我迄今为止最好的尝试：

.section .data
input_x_prompt: .asciz "Please enter x: "
input_y_prompt: .asciz "Please enter y: "
input_spec: .asciz "%d"
result_prompt: .asciz "x*y = %d\n"

.section .bss
x: .space 4
y: .space 4
result: .space 4

.section .text
.global main

main:
    # Display "Please enter x: "
    ldr x0, =input_x_prompt
    bl printf
    
    # Read x
    ldr x0, =x
    ldr x1, =input_spec
    bl scanf

    # Display "Please enter y: "
    ldr x0, =input_y_prompt
    bl printf

    # Read y
    ldr x0, =y
    ldr x1, =input_spec
    bl scanf

    # Check if y is negative and negate both x and y
    ldr x1, [y]
    cmp x1, 0
    blt negate_x_and_y

calculate_product:
    # Initialize result to 0
    mov x2, 0

    # Initialize counter to 0
    mov x3, 0

product_loop:
    # Compare counter with y
    cmp x3, x1
    bge print_result

    # Add x to the result
    ldr x4, [x]
    add x2, x2, x4

    # Increment counter
    add x3, x3, 1

    # Repeat the loop
    b product_loop

print_result:
    # Display the result
    ldr x0, =result_prompt
    ldr x1, [x2]
    bl printf

exit:
    mov x0, 0
    mov x8, 93
    svc 0
    ret

negate_x_and_y:
    # Negate x
    ldr x4, [x]
    neg x4, x4
    str x4, [x]

    # Negate y
    ldr x4, [y]
    neg x4, x4
    str x4, [y]
    b calculate_product

请参阅上面我尝试的代码。

macos assembly arm64
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好吧，让我们一步步修复你的组件。

我们首先对其进行编译。按原样将其扔到 

cc
会给我们这样的结果：

t.s:1:15: error: unexpected token in '.section' directive
.section .data
              ^
t.s:7:14: error: unexpected token in '.section' directive
.section .bss
             ^
t.s:12:15: error: unexpected token in '.section' directive
.section .text
              ^
t.s:35:14: error: invalid operand for instruction
    ldr x1, [y]
             ^
t.s:52:14: error: invalid operand for instruction
    ldr x4, [x]
             ^
t.s:75:14: error: invalid operand for instruction
    ldr x4, [x]
             ^
t.s:77:14: error: invalid operand for instruction
    str x4, [x]
             ^
t.s:80:14: error: invalid operand for instruction
    ldr x4, [y]
             ^
t.s:82:14: error: invalid operand for instruction
    str x4, [y]

这些实际上只是两种错误，每种错误都会重复几次：

  1. 部分指令。 

    .section .data
    无效。您可以写 
    .data
    或 
    .section __DATA,__data
    。 
    .text
    (
    __TEXT,__text
    ) 和 
    .bss
    (
    __DATA,__bss
    ) 也是如此。通过在 LLVM 源代码树
    中的
    DarwinAsmParser::parseSectionDirective
     中搜索
    llvm/lib/MC/MCParser/DarwinAsmParser.cpp     可以找到节别名的完整列表。

  2. 使用 

    []
    访问全局变量。事情不是这样的。 
    []
    用于取消引用寄存器。该指令集允许从类似 
    ldr x1, y
    等进行 PC 相关加载，但 macOS 工具链仅允许加载的标签与执行加载的指令位于同一部分中。由于您加载的标签 
    x
    和 
    y
    位于数据中，因此您不能在此处使用它。但这只允许您进行加载，但您还想做商店，因此您需要以任何方式生成标签的地址。您可以通过使用 
    adrp xN, label@PAGE
    生成标签的 4K 页面，然后使用 
    add xN, xN, label@PAGEOFF
    ，或者将 
    label@PAGEOFF
    直接插入到 
    ldr
    /
    str
    指令中来实现此目的：

    adrp x1, y@PAGE
ldr x1, [x1, y@PAGEOFF]

    adrp x5, x@PAGE
ldr x4, [x5, x@PAGEOFF]
neg x4, x4
str x4, [x5, x@PAGEOFF]

修复后，我们会收到一些链接器错误：

ld: Undefined symbols:
  _main, referenced from:
      <initial-undefines>
  printf, referenced from:
      main in t-15d51f.o
      main in t-15d51f.o
      main in t-15d51f.o
  scanf, referenced from:
      main in t-15d51f.o
      main in t-15d51f.o
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

第一个错误已经暗示了解决方案：在 Darwin 上，C 函数的程序集名称需要以下划线作为前缀，因此 

_main
、
_printf
和 
_scanf
。

修复后，我们会收到一个新的链接器错误：

ld: 'y' from '/private/var/folders/0s/mrkxlvcs10l0tswpv763_fdw0000gn/T/t-262b4d.o' not 8-byte aligned, which cannot be encoded as a target of LDR/STR in '_main' from '/private/var/folders/0s/mrkxlvcs10l0tswpv763_fdw0000gn/T/t-262b4d.o'
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

这实际上是两个错误合二为一。
首先，标签没有与任何东西对齐。由于 

ldr
和 
str
存储按加载值大小缩放的偏移量，因此 8 字节加载只能从 8 字节对齐的地址加载。我们可以通过将 
.balign 8
放在 
.bss
和 
x:
之间来解决这个问题。
但第二，8 个字节是不对的！我们的全局变量只有 
.space 4
。所以我们实际上需要调整组件以使用
w1
、
w4
等而不是
x1
、
x4
等。然后我们应该使用
.balign 4
。

修复后，现在可以编译了。但它还没有起作用，我们立即得到一个分段错误。这是因为由于协同设计，

ldr xN, =...
不适用于 Darwin。请参阅如何在 Apple Silicon (ARM64) 上按标签加载数据。
完成修复后，代码中唯一剩余的 
=
应该位于字符串内。

但是代码仍然崩溃。现在是时候查看一些编译器输出了。
我已将上面的 C 代码移至 

int x, y, result=0;
之外以匹配程序集正在执行的操作，并为其指定了 
main()
修饰符以防止编译器优化任何访问。
使用
volatile
编译它，然后删除一些 
-S -O3
和 
.loh
指令以及一些自动生成的注释，给我们留下这样的结果：
.cfi*


您会注意到的一件事是它使用了堆栈。不仅仅是设置堆栈帧，不仅仅是溢出寄存器，而是在某些函数调用之前主动将内容写入堆栈。具体来说：
varargs
。     .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .build_version macos, 14, 0 sdk_version 14, 0
    .globl  _main
    .p2align    2
_main:
    sub sp, sp, #64
    stp x22, x21, [sp, #16]
    stp x20, x19, [sp, #32]
    stp x29, x30, [sp, #48]
    add x29, sp, #48
    adrp    x0, l_.str@PAGE
    add x0, x0, l_.str@PAGEOFF
    bl  _printf
    adrp    x20, _x@GOTPAGE
    ldr x20, [x20, _x@GOTPAGEOFF]
    str x20, [sp]
    adrp    x19, l_.str.1@PAGE
    add x19, x19, l_.str.1@PAGEOFF
    mov x0, x19
    bl  _scanf
    adrp    x0, l_.str.2@PAGE
    add x0, x0, l_.str.2@PAGEOFF
    bl  _printf
    adrp    x21, _y@GOTPAGE
    ldr x21, [x21, _y@GOTPAGEOFF]
    str x21, [sp]
    mov x0, x19
    bl  _scanf
    ldr w8, [x21]
    tbnz    w8, #31, LBB0_2
    ldr w9, [x21]
    adrp    x8, _result@PAGE
    cmp w9, #1
    b.ge    LBB0_3
    b   LBB0_5
LBB0_2:
    ldr w8, [x20]
    neg w8, w8
    str w8, [x20]
    ldr w8, [x21]
    neg w8, w8
    str w8, [x21]
    ldr w9, [x21]
    adrp    x8, _result@PAGE
    cmp w9, #1
    b.lt    LBB0_5
LBB0_3:
    mov w9, #0
LBB0_4:
    ldr w10, [x20]
    ldr w11, [x8, _result@PAGEOFF]
    add w10, w11, w10
    str w10, [x8, _result@PAGEOFF]
    add w9, w9, #1
    ldr w10, [x21]
    cmp w9, w10
    b.lt    LBB0_4
LBB0_5:
    ldr w8, [x8, _result@PAGEOFF]
    str x8, [sp]
    adrp    x0, l_.str.3@PAGE
    add x0, x0, l_.str.3@PAGEOFF
    bl  _printf
    mov w0, #0
    ldp x29, x30, [sp, #48]
    ldp x20, x19, [sp, #32]
    ldp x22, x21, [sp, #16]
    add sp, sp, #64
    ret

    .globl  _result
.zerofill __DATA,__common,_result,4,2
    .section    __TEXT,__cstring,cstring_literals
l_.str:
    .asciz  "Please enter x: "
l_.str.1:
    .asciz  "%d"
    .comm   _x,4,2
l_.str.2:
    .asciz  "Please enter y: "
    .comm   _y,4,2
l_.str.3:
    .asciz  "x*y =  %d\n"

.subsections_via_symbols
和
printf
的原型如下：
scanf


确切的 ABI 有很多边缘情况（
请参阅此处以获得有关该主题的更全面的答案
），但在这种情况下，足以说明命名参数位于寄存器中，而可变参数位于堆栈中，每个都填充到8 字节。
所以你的格式字符串进入int printf(const char * restrict format, ...);
int scanf(const char *restrict format, ...);

，scanf的指针和printf的整数进入
x0
...这也意味着你需要保留一些堆栈空间。在 
[sp]
 的开头添加 
sub sp, sp, 0x10
 就足够了，您只需 
需要确保堆栈始终与 16 字节对齐
。
在_main
中，你也有
print_result
，这......我不知道它来自哪里？ 
ldr x1, [x2]
已经是整数结果了，所以我用
x2
替换了它。
解决所有这些问题使代码真正起作用：


str w2, [sp]


...但最后还是崩溃了。那是因为您正在使用 Linux 的系统调用 ABI。有关（不稳定！）arm64 XNU 系统调用 ABI 的更多详细信息，请参阅
这个答案
，但这里只要说系统调用编号进入 Please enter x: 7
Please enter y: 8
x*y = 56
zsh: invalid system call  ./t
 且 
x16
 的系统调用编号为 1:
 就足够了

exit


这样，它就干净地退出了。

    



      

      
    

  

  

    
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