汇编与反汇编

news2024/10/5 14:05:26

程序处理的4个步骤

我们的第一个LED程序涉及两个文件：start.S、main.c，它们的处理过程如下：
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对于汇编程序，经过汇编之后，转换成目标文件（里面包含机器码）。
对于C程序，经过预处理之后，得到.i文件，在经过编译后得到汇编文件，汇编文件经过汇编后得到目标文件。
所有目标文件经过链接之后，生成elf文件（可执行文件），再经过反汇编，得到汇编文件。

我们想深入理解ARM架构，深入理解汇编与C，想深入理解栈的作用，想深入理解C语言的实质，就必须把最终的可执行程序，反汇编后，得到汇编代码。

汇编与反汇编

汇编：汇编文件转换成目标文件（里面是机器码）。
反汇编：可执行文件（目标文件，里面是机器码），转换成汇编文件。

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hex文件、bin文件、axf文件的区别

STM32也是用C语言来开发，也会经过类似的编译过程，只不过我们常常用MDK或者其它IDE来编译，其编译过程如下：
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C文件经过armcc编译器形成目标文件，目标文件再与其他目标文件经过armlink链接器生成映像文件。
汇编代码经过armsm编译器生成目标文件，目标文件目标文件再与其他目标文件经过armlink链接器生成映像文件。

映像文件.axf再经过fromelf格式转换器生成二进制文件、十六进制文件。

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在IDE中进行编译时，我们只需要点击编译按钮即可完成这些过程，编译过程用到的工具（.exe文件）在IDE的安装目录下，比如常用的MDK编译工具路径为：

一般这些IDE或者工具集的一些编译工具都放在bin文件夹里。比如MinGW工具集（里面包含gcc/g++编译器，可以编译在电脑上运行的程序）的编译工具所在路径：
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我们的MDK编译时就是使用安装路径下的这些编译工具来完成我们的编译过程。
究其本质，我们在cmd命令窗口也是可以通过命令来编译我们的STM32程序的（前提是配好环境变量，否则得到编译工具所在的路径下进行编译）。
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在cmd窗口下运行armcc命令，会发生什么？

有些常用的编译选项已经集成在MDK里供我们选择，比如：

可烧录文件
.axf文件、hex文件与bin文件都是可以运行在我们stm32上的，它们都存储了编译器根据源代码生成的机器码，根据应用场合的不同，它们又有所区别。

.axf：包含调试信息
.hex文件：包含地址信息
.bin文件：直接的代码映像

axf文件是编译器默认生成的文件，不仅包含代码数据，还包含着调试信息，在MDK里debug进行调试用的就是这个文件。

.hex文件在MDK里要勾选才可以生成：
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hex文件是一种使用十六进制符号表示的代码记录，记录了代码应该存储到FLASH的哪个地址，下载器可以根据这些信息辅助下载。

bin文件是根据axf文件生成的，需要在MDK下添加类似如下格式命令来生成对应的.bin文件：
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bin文件就是最小的可以运行的文件了，其包含最直接的代码映像。
这三个文件中axf文件最大，hex文件次之，bin文件最小，如：

KEIL下怎么反汇编

在KEIL的Uer选项中，添加这两项：

fromelf --bin --output=led.bin Objects\led_c.axf
fromelf --text -a -d --output=led.dis Objects\led_c.axf

然后重新编译，即可得到二进制文件led.bin，反汇编文件led.dis。
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GCC反汇编

使用GCC工具链编译程序时，Makefile中有一句：

PREFIX = arm-linux-gnueabihf-
OBJDUMP =$(PREFIX)objdump
$(OBJDUMP) -D -m arm led.elf > led.dis

它就是把可执行程序led.elf反汇编，得到led.dis。

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链接地址机器码汇编码
当前PC的值为下一条指令的地址0x0800008C
LDR SR,[PC,#4]
PC再偏移4个字节的地址0x08000090

把这个地址上的值2000c000存入SP寄存器。

机器码与汇编

伪指令是实际不存在的ARM指令，编译器在编译时转换成存在的ARM指令。
我们代码中的LDR SP, =(0X20000000+0XC000)这条伪指令的真实指令是什么呢？

STM32F103反汇编
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链接地址
机器码或数值
汇编指令或数值

机器码与汇编示例

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解析LDR伪指令

为什么PC=下一条指令+4或者+8呢？

CORTEX M3/M4：使用Thumb2指令集，一条指令是16位或32位
CORTEX A7：默认使用ARM指令集，一条指令是32位的。
ARM指令采用流水线机制：当前执行地址A的指令，同时已经对下一条指令进行译码，同时已经在读取下下条指令：PC=A+4（Thumb/Thumb2），PC=A+8（ARM指令集）