ARM匯編常見偽指令及其用法示例

偽指令不是指令，偽指令和指令的根本區別是經過編譯后會不會生成機器碼。偽指令的意義在于指導編譯過程。偽指令是和具體的編譯器相關的，我們使用gnu工具鏈，因此學習gnu環境下的匯編偽指令。
在 ARM 匯編中，偽指令（Pseudoinstruction）由匯編器解析，用于輔助程序編寫（如定義數據、劃分段、設置對齊等），不直接生成機器碼。以下是常用偽指令及其用法示例：

一、數據定義偽指令

用于在內存中定義數據（如整數、字符串、數組等）。
1.?.byte
定義8 位整數（1 字節），可跟多個值，用逗號分隔。
.data
byte1: .byte 0x10          ; 定義1字節數據0x10
byte2: .byte 0x20, 0x30    ; 連續定義兩個字節：0x20、0x30
2.?.half?/?.short
定義16 位整數（2 字節），兩者功能相同。
.data
half1: .half 0x1234        ; 定義2字節數據0x1234
half2: .short 0x5678       ; 等價于.half，定義0x5678
3.?.word?/?.int
定義32 位整數（4 字節），ARM 架構中最常用的數據定義偽指令。
.data
word1: .word 0x12345678    ; 定義4字節數據0x12345678
array: .word 1, 2, 3       ; 定義32位整數數組：1、2、3（占12字節）
4.?.quad?/?.long
定義64 位整數（8 字節），適用于支持 64 位的 ARM 架構（如 ARMv8）。
.data
quad1: .quad 0x1122334455667788  ; 定義8字節數據
5.?.asciz?/?.ascii
.asciz：定義以 null 結尾的字符串（C 風格字符串，自動添加\0）。
.ascii：定義字符串，不自動添加 null 結尾。
.data
str1: .asciz "Hello"       ; 存儲 'H','e','l','l','o','\0'（6字節）
str2: .ascii "ARM"         ; 存儲 'A','R','M'（3字節，無結束符）
6.?.space?/?.fill
.space n：分配n 字節的未初始化空間。
.fill n, size, val：重復填充 n 次，每次填充 size 字節，值為 val（size 通常為 1、2、4）。
.data
buf: .space 100            ; 分配100字節緩沖區
arr: .fill 5, 4, 0x1234    ; 填充5個4字節數據，每個值為0x1234（共20字節）
更多待補充

數據只能在.data段下定義嗎？?

在 ARM 匯編中，數據并非只能在.data段中定義，不同類型的數據適合放在不同的段中，常見的段包括.data、.bss、.rodata等，各自有不同的用途和特性。
1.?.data段：初始化的讀寫數據
用途：存放已初始化且需要修改的數據（如變量、數組等）。
特點：數據會被存儲在可執行文件中，加載到內存后可讀寫。
示例：
.data
count: .word 100         ; 初始化的整數（可修改）
buffer: .byte 0x01, 0x02 ; 初始化的字節數組（可修改）
2.?.bss段：未初始化或零初始化數據
用途：存放未初始化或初始值為 0的數據（如緩沖區、大數組等）。
特點：
不占用可執行文件的空間（僅記錄需要分配的大小）。
程序加載時由系統自動初始化為 0。
適合存儲大容量數據（節省文件大小）。
示例：
.bss
big_buffer: .space 1024  ; 1024字節未初始化緩沖區（自動初始化為0）
temp_var: .word 0        ; 初始值為0的變量（等效于未初始化）
3.?.rodata段：只讀數據
用途：存放初始化后不需要修改的數據（如常量、字符串字面量等）。
特點：
數據會被存儲在可執行文件中。
加載到內存后處于只讀區域（修改會觸發錯誤）。
提高安全性，適合保護常量數據。
示例：
.rodata
PI: .word 0x4048F5C3     ; 浮點數π的32位表示（只讀）
msg: .asciz "Hello"      ; 只讀字符串（不可修改）
4. 自定義段（.section）
通過.section偽指令可創建自定義段，用于特殊用途（如硬件相關數據、特定內存區域的數據等）。
示例：定義一個用于硬件寄存器映射的數據段
.section .hw_regs, "aw"  ; "a"=可分配, "w"=可寫
uart_base: .word 0x12340000  ; UART寄存器基地址（自定義段數據）
總結：如何選擇段？
數據類型推薦段原因
已初始化且需要修改 .data 可讀寫，數據存儲在文件中
未初始化或初始值為 0 .bss 不占文件空間，自動初始化為 0
初始化后不需要修改 .rodata 只讀保護，防止意外修改
特殊用途（如硬件相關）自定義段靈活控制段屬性和內存布局
合理劃分數據段可以優化程序的內存使用效率，并提高代碼的安全性和可維護性。

數據類型	推薦段	原因
已初始化且需要修改	`.data`	可讀寫，數據存儲在文件中
未初始化或初始值為 0	`.bss`	不占文件空間，自動初始化為 0
初始化后不需要修改	`.rodata`	只讀保護，防止意外修改
特殊用途（如硬件相關）	自定義段	靈活控制段屬性和內存布局

如何訪問數據

用偽指令定義數據后，怎么訪問這個數據？
在 ARM 匯編中，訪問用偽指令定義的數據通常需要通過標號（Label）?獲取數據地址，再結合加載 / 存儲指令（如LDR、STR）訪問數據。具體方法取決于數據的類型和位置，以下是常見場景及示例：
一、訪問數據段中的初始化數據
假設已用偽指令在.data段定義數據，通過標號獲取地址后，用LDR（加載）指令讀取數據到寄存器。
示例 1：訪問 32 位整數（.word 定義）
.data
; 用偽指令定義數據并標記標號
num: .word 0x12345678    ; 32位數據，地址由標號num標識.text
.global main
main:; 步驟1：將數據地址加載到寄存器（用LDR =標號）LDR R0, =num         ; R0 = num的地址（0x...）; 步驟2：從地址加載數據到寄存器（用LDR 寄存器, [地址寄存器]）LDR R1, [R0]         ; R1 = 內存[R0] = 0x12345678; 后續操作（例如修改數據后存回）ADD R1, R1, #1       ; R1 = 0x12345679STR R1, [R0]         ; 內存[R0] = R1（更新數據）; 程序結束MOV PC, LR
示例 2：訪問字符串（.asciz 定義）
字符串本質是字節數組，可通過地址逐個訪問字符：
.data
str: .asciz "Hello"      ; 字符串：'H','e','l','l','o','\0'.text
main:LDR R0, =str         ; R0 = 字符串首地址; 訪問第一個字符（H的ASCII碼為0x48）LDRB R1, [R0]        ; R1 = 0x48（LDRB：加載字節，自動零擴展）; 訪問第二個字符（e的ASCII碼為0x65）LDRB R2, [R0, #1]    ; R2 = 0x65（地址偏移+1字節）MOV PC, LR
二、訪問數組數據（多個連續元素）
對于.word、.byte等定義的數組，通過地址 + 偏移量訪問元素：
.data
arr: .word 10, 20, 30, 40  ; 32位整數數組（每個元素4字節）.text
main:LDR R0, =arr           ; R0 = 數組首地址; 訪問第1個元素（索引0）：10LDR R1, [R0]           ; R1 = 10; 訪問第2個元素（索引1）：20（偏移4字節）LDR R2, [R0, #4]       ; R2 = 20; 訪問第3個元素（索引2）：30（用寄存器偏移）MOV R3, #8LDR R4, [R0, R3]       ; R4 = 30MOV PC, LR
三、訪問.bss 段的未初始化數據
.bss段數據僅分配空間（初始值為 0），訪問方式與.data段相同：
.bss
buf: .space 16            ; 16字節未初始化緩沖區.text
main:LDR R0, =buf          ; R0 = 緩沖區首地址; 向緩沖區第1個字節寫入0x55MOV R1, #0x55STRB R1, [R0]         ; STRB：存儲字節; 向緩沖區第5個字節（偏移4）寫入0xAAMOV R2, #0xAASTRB R2, [R0, #4]MOV PC, LR
四、關鍵指令總結
指令用途示例
LDR Rn, =label 將標號地址加載到寄存器 LDR R0, =num
LDR Rd, [Rn] 從 Rn 指向的地址加載 32 位數據 LDR R1, [R0]
LDRB Rd, [Rn] 從 Rn 指向的地址加載 8 位數據 LDRB R1, [R0]
LDRH Rd, [Rn] 從 Rn 指向的地址加載 16 位數據 LDRH R1, [R0]
STR Rd, [Rn] 將 32 位數據存儲到 Rn 指向的地址 STR R1, [R0]
STRB Rd, [Rn] 將 8 位數據存儲到 Rn 指向的地址 STRB R1, [R0]
STRH Rd, [Rn] 將 16 位數據存儲到 Rn 指向的地址 STRH R1, [R0]
核心邏輯
獲取地址：用?LDR Rn, =label?將數據標號的地址加載到寄存器（Rn）。
訪問數據：根據數據寬度（8/16/32 位），用?LDR/STR?及其變體（LDRB/STRB等），通過地址寄存器（Rn）讀寫內存。
這種方式依賴匯編器對地址的解析和鏈接器的地址分配，最終實現對偽指令定義數據的訪問。

指令	用途	示例
`LDR Rn, =label`	將標號地址加載到寄存器	`LDR R0, =num`
`LDR Rd, [Rn]`	從 Rn 指向的地址加載 32 位數據	`LDR R1, [R0]`
`LDRB Rd, [Rn]`	從 Rn 指向的地址加載 8 位數據	`LDRB R1, [R0]`
`LDRH Rd, [Rn]`	從 Rn 指向的地址加載 16 位數據	`LDRH R1, [R0]`
`STR Rd, [Rn]`	將 32 位數據存儲到 Rn 指向的地址	`STR R1, [R0]`
`STRB Rd, [Rn]`	將 8 位數據存儲到 Rn 指向的地址	`STRB R1, [R0]`
`STRH Rd, [Rn]`	將 16 位數據存儲到 Rn 指向的地址	`STRH R1, [R0]`

二、段定義偽指令

用于劃分程序的不同段（代碼段、數據段等），便于內存管理。
1.?.text
定義代碼段（存放可執行指令），是程序的默認段。
.text               ; 進入代碼段
start:MOV R0, #0      ; 指令存放于此段
2.?.data
定義數據段（存放初始化的數據）。
.data               ; 進入數據段
var: .word 0x1234   ; 初始化數據存放于此段
3.?.bss
定義未初始化數據段（僅分配空間，初始值為 0），節省可執行文件大小。
.bss                ; 進入未初始化數據段
buf: .space 200     ; 200字節緩沖區（初始為0）
4.?.section
自定義段（靈活劃分特殊用途的段，如中斷向量表）。
.section .vector, "a"  ; 定義名為.vector的段，"a"表示可分配
reset:B start            ; 中斷向量表中的復位向量
更多待補充

三、符號與地址偽指令

用于聲明符號可見性、加載地址等。
1.?.global?/?.extern
.global sym：聲明 sym 為全局符號（可被其他文件引用）。
.extern sym：聲明 sym 為外部符號（在其他文件中定義）。
.global main         ; 聲明main為全局符號（供鏈接器識別）
.extern printf       ; 聲明printf為外部符號（來自C庫）
2.?.equ
定義符號常量（類似 C 中的#define），便于代碼維護。
.equ MAX_LEN, 100    ; 定義常量MAX_LEN=100
.equ PI, 3.14        ; 也可定義浮點數（匯編器支持時）.text
start:MOV R1, #MAX_LEN ; 使用常量
3.?=label（地址加載偽指令）
配合LDR指令，將標號的絕對地址加載到寄存器（實際會被匯編器轉換為合適的指令）。
.data
msg: .asciz "Hello".text
main:LDR R0, =msg     ; 將msg的地址加載到R0（等價于加載絕對地址）LDR R1, =0x12345678  ; 加載32位立即數（超出MOV指令范圍時用）
更多待補充

四、對齊與定位偽指令?

用于控制數據或指令在內存中的對齊方式（提高訪問效率）。
1.?.align n
使當前地址對齊到2^n字節邊界（n 通常為 0~3，對應 1、2、4、8 字節對齊）。
.data
.align 2            ; 對齊到4字節邊界（2^2=4）
val: .word 0x1234   ; val的地址必為4的倍數
2.?.org addr
強制將當前地址設置為addr（常用于固定地址初始化，如硬件寄存器）。
.org 0x40000000     ; 強制當前地址為0x40000000（假設為UART寄存器地址）
uart_tx: .word 0    ; uart_tx的地址固定為0x40000000
更多待補充

五、其他常用偽指令

1.?.end
標記程序結束，匯編器遇到此指令后停止處理。
.text
start:MOV PC, LR
.end                ; 程序結束
2.?.include
包含其他匯編文件（類似 C 的#include），便于代碼復用。
.include "common.s"  ; 包含common.s文件中的代碼
3.?.thumb?/?.arm
切換指令集：.thumb進入 Thumb 模式（16/32 位指令），.arm進入 ARM 模式（32 位指令）。
.arm                ; 使用ARM指令集
MOV R0, #1.thumb              ; 切換到Thumb指令集
MOV R1, #2
更多待補充?

總結?

偽指令是 ARM 匯編的 “輔助工具”，核心作用是：
定義數據（.word、.asciz等）；
劃分內存段（.text、.data等）；
控制符號與地址（.global、=label等）；
優化內存對齊（.align）。
靈活使用偽指令可使匯編代碼更清晰、易維護，同時適配不同的硬件和內存布局需求。