# 1.4 Plan 9 汇编语言 本节我们快速介绍 Go 语言使用的 Plan 9 汇编，以方便在后续章节中能够流畅的阅读 Go 源码中关于汇编的部分。 对于一段 Go 程序，我们可以通过下面的命令来获得编译后的汇编代码： ``` go build -gcflags "-N -l" -ldflags=-compressdwarf=false -o main.out main.go go tool objdump -s "main.main" main.out &gt; main.S # or go tool compile -S main.go # or go build -gcflags -S main.go ``` FUNCDATA 和 PCDATA 指令包含了由垃圾回收器使用的信息，他们由编译器引入。 ## 常量 ## 符号 ## 指令 全局数据符号由以 DATA 指令开头的序列 全局数据符号由一系列以 DATA 指令起始和一个 GLOBL 指令定义。 每个 DATA 指令初始化相应内存的一部分。未明确初始化的内存为零。 该 DATA 指令的一般形式是 ~~~ DATA symbol+offset(SB)/width, value ~~~ 在给定的 offset 和 width 处初始化该符号的内存为 value。 DATA 必须使用增加的偏移量来写入给定符号的指令。 该 GLOBL 指令声明符号是全局的。参数是可选标志，并且数据的大小被声明为全局， 除非 DATA 指令已初始化，否则初始值将全为零。该 GLOBL 指令必须遵循任何相应的 DATA 指令。 例如： ~~~ DATA divtab<>+0x00(SB)/4, $0xf4f8fcff DATA divtab<>+0x04(SB)/4, $0xe6eaedf0 ... DATA divtab<>+0x3c(SB)/4, $0x81828384 GLOBL divtab<>(SB), RODATA, $64 GLOBL runtime·tlsoffset(SB), NOPTR, $4 ~~~ | 指令 | 操作符 | 解释 | | :-- | :-- | :-- | | JMP | | | | MOVL | | | | MOVQ | | | | MOVEQ | | | | LEAQ | | | | SUBQ | | | | ANDQ | | | | CALL | | | | PUSHQ | | | | POPQ | | | | CLD | | | | CMPQ | | | | CPUID | | | | JEQ | | | ## 运行时协调 为保证垃圾回收正确运行，在大多数栈帧中，运行时必须知道所有全局数据的指针。 Go 编译器会将这部分信息耦合到 Go 源码文件中，但汇编程序必须进行显式定义。 被标记为`NOPTR`标志的数据符号会视为不包含指向运行时分配数据的指针。 带有`R0DATA`标志的数据符号在只读存储器中分配，因此被隐式标记为`NOPTR`。 总大小小于指针的数据符号也被视为隐式标记`NOPTR`。 在一份汇编源文件中是无法定义包含指针的符号的，因此这种符号必须定义在 Go 原文件中。 一个良好的经验法则是`R0DATA`在 Go 中定义所有非符号而不是在汇编中定义。 每个函数还需要注释，在其参数，结果和本地堆栈框架中给出实时指针的位置。 对于没有指针结果且没有本地堆栈帧或没有函数调用的汇编函数， 唯一的要求是在同一个包中的 Go 源文件中为函数定义 Go 原型。 汇编函数的名称不能包含包名称组件 （例如，`syscall`包中的函数`Syscall`应使用名称`·Syscall`而不是`syscall·Syscall`其TEXT指令中的等效名称）。 对于更复杂的情况，需要显式注释。 这些注释使用标准`#include`文件中定义的伪指令`funcdata.h`。 如果函数没有参数且没有结果，则可以省略指针信息。这是由一个参数大小`$n-0`注释指示`TEXT`对指令。 否则，指针信息必须由Go源文件中的函数的Go原型提供，即使对于未直接从Go调用的汇编函数也是如此。 （原型也将`go vet`检查参数引用。）在函数的开头，假定参数被初始化但结果假定未初始化。 如果结果将在调用指令期间保存实时指针，则该函数应首先将结果归零， 然后执行伪指令`GO_RESULTS_INITIALIZED`。 此指令记录结果现在已初始化，应在堆栈移动和垃圾回收期间进行扫描。 通常更容易安排汇编函数不返回指针或不包含调用指令; 标准库中没有汇编函数使用`GO_RESULTS_INITIALIZED`。 如果函数没有本地堆栈帧，则可以省略指针信息。这由`TEXT`指令上的本地帧大小`$0-n`注释表示。如果函数不包含调用指令，也可以省略指针信息。否则，本地堆栈帧不能包含指针，并且汇编必须通过执行伪指令`TEXTNO_LOCAL_POINTERS`来确认这一事实。因为通过移动堆栈来实现堆栈大小调整，所以堆栈指针可能在任何函数调用期间发生变化：甚至指向堆栈数据的指针也不能保存在局部变量中。 汇编函数应始终给出 Go 原型，既可以提供参数和结果的指针信息，也可以`go vet`检查用于访问它们的偏移量是否正确。 ## 寄存器 ### 通用寄存器 Plan 9 中的通用寄存器包括： AX BX CX DX DI SI BP SP R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 PC ### 伪寄存器 伪寄存器不是真正的寄存器，而是由工具链维护的虚拟寄存器，例如帧指针。 FP, Frame Pointer：帧指针，参数和本地 PC, Program Counter: 程序计数器，跳转和分支 SB, Static Base: 静态基指针, 全局符号 SP, Stack Pointer: 当前栈帧开始的地方 所有用户定义的符号都作为偏移量写入伪寄存器 FP 和 SB。 ## 寻址模式 汇编语言的一个很重要的概念就是它的寻址模式，Plan 9 汇编也不例外，它支持如下寻址模式： ~~~ R0 数据寄存器 A0 地址寄存器 F0 浮点寄存器 CAAR, CACR, 等 特殊名字 $con 常量 $fcon 浮点数常量 name+o(SB) 外部符号 name<>+o(SB) 局部符号 name+o(SP) 自动符号 name+o(FP) 实际参数 $name+o(SB) 外部地址 $name<>+o(SB) 局部地址 (A0)+ 间接后增量 -(A0) 间接前增量 o(A0) o()(R0.s) symbol+offset(SP) 引用函数的局部变量，offset 的合法取值是 [-framesize, 0) 局部变量都是 8 字节，那么第一个局部变量就可以用 localvar0-8(SP) 来表示 如果是 symbol+offset(SP) 形式，则表示伪寄存器 SP 如果是 offset(SP) 则表示硬件寄存器 SP ~~~ ``` TEXT pkgname·funcname(SB),NOSPLIT,$-8 JMP _rt0_amd64(SB) ``` ## 进一步阅读的参考文献 * [A Quick Guide to Go's Assembler](https://golang.org/doc/asm) * [Rob Pike, How to Use the Plan 9 C Compiler](http://doc.cat-v.org/plan_9/2nd_edition/papers/comp) * [Rob Pike, A Manual for the Plan 9 assembler](https://9p.io/sys/doc/asm.html) * [Debugging Go Code with GDB](https://golang.org/doc/gdb)