Autor: Felipo Soranz (24/03/2022)
Ao lidar diretamente com assembly, a forma de interagir com o sistema operacional varia muito entre arquiteturas (16, 32, 64-bits) e de um SO para o outro.
Aqui estão algumas indicações de como é possível começar a gerar algum código executável para as saídas assembly do compilador.
Mesmo o código gerado sendo assembly para 8086 16-bits, é possível executá-lo em CPUs de 32 e 64-bits devido à retrocompatibilidade das CPUs Intel/AMD.
Se preferir, não é muito difícil converter as instruções geradas para 32-bits (ou 64-bits), mas isto fica como “lição de casa”.
Enquanto não for implementada entrada/saída, a única forma de VER a execução do programa é através de um depurador, executando as instruções passo a passo e examinar os registradores e endereços de memória. Pode até parecer muito “baixo nível”, mas não foi por isso que você começou a estudar sobre compiladores afinal?!?! :)
Algumas sugestões:
Instruções de como usar um depurador estão fora do escopo deste artigo!
O primeiro passo é salvar a saída do compilador em um arquivo com extensão ASM. Você pode “copiar e colar” do console ou redirecionar a entrada (exemplo.tiny) e saída (exemplo.asm) conforme abaixo:
seu_compilador_tiny.exe < exemplo.tiny > exemplo.asm
Você deve ajustar a saída do seu compilador para incluir algumas instruções extras para a plataforma-alvo, ou editar o código assembly seguindo as instruções abaixo.
Se o programa utiliza variáveis, mas você ainda não chegou na parte do tutorial que trata de declaração/alocação você precisa declará-las manualmente.
Acrescente na seção apropriada algo do tipo:
section .data
A dw 4
B dw -1
C dw 3
D dw 0
(com o nome das variáveis do seu programa e os valores iniciais desejados, é claro!)
O montador indicado é o Netwide Assembler que é gratuito, possui código-aberto, é multiplataforma, tem uma sintaxe simples e gera saída em diversos formatos.
Pode ser obtido em https://nasm.us/ ou pelo sistema de pacotes da sua distro Linux.
É possível utilizar outro montador, mas a sintaxe pode ter de ser ajustada.
O formato dos parâmetros é:
nasm.exe -f FORMATO ARQUIVO.ASM -o ARQUIVO.OBJ
Os exemplos assumem que o NASM esteja configurado no PATH do sistema.
Use o exemplo abaixo como modelo:
org 100h ; endereco de memoria inicial de um programa .COM
section .data
; dados inicializados estaticamente
; =================================================
; DECLARE AQUI AS VARIAVEIS GLOBAIS DO SEU PROGRAMA
; =================================================
section .bss
; dados nao inicializados
; (esta secao pode ser omitida nos nossos exemplos)
section .text
; ============================================
; SUBSTITUA O EXEMPLO ABAIXO PELO SEU PROGRAMA
; ============================================
CALL READ ; Recebe um valor inteiro em AX
NEG AX ; Inverte o sinal
CALL WRITE ; Exibe o valor de AX
MOV AX, 4C00H ; AH=4C: indica fim do programa AL=00: sucesso
INT 21H ; 21: chamada de sistema do DOS
%include "tinyrtl_dos.inc"
Você precisa indicar ao sistema operacional que o programa terminou, ou o código vai seguir executando qualquer “lixo” que esteja na memória após o final do seu programa!
Na linha de comando, rode o NASM para gerar um arquivo no formato .COM do DOS (não é necessário ligador/linker).
nasm.exe -f bin exemplo_dos.asm -o exemplo.com
O arquivo pode ser executado em um computador (ou máquina virtual, ex: Bochs, Qemu) com DOS ou emulador (ex: DOSBOX).
Devido à natureza do modelo de memória de 16-bits e da simplicidade do nosso compilador, o tamanho do programa não pode exceder 64kb de memória (limitação do formato .COM). É possível escrever programas maiores para formato .EXE, mas isto está fora do escopo deste tutorial!
Use o exemplo abaixo como modelo:
section .data
; dados inicializados estaticamente
; =================================================
; DECLARE AQUI AS VARIAVEIS GLOBAIS DO SEU PROGRAMA
; =================================================
section .bss
; dados nao inicializados
; (esta secao pode ser omitida nos nossos exemplos)
section .text
global _start ; ponto de entrada do seu programa
_start:
; ============================================
; SUBSTITUA O EXEMPLO ABAIXO PELO SEU PROGRAMA
; ============================================
CALL READ ; Recebe um valor inteiro em AX
NEG AX ; Inverte o sinal
CALL WRITE ; Exibe o valor de AX
RET ; retorna ao runtime
%include "tinyrtl_win.inc"
Se estiver usando ferramentas Microsoft (ex: Visual Studio), garanta que as variáveis de ambiente estejam configuradas. Ajuste o comando abaixo conforme seu sistema:
call "C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Community\VC\Auxiliary\Build\vcvarsall.bat" x64
Para Windows 32-bits (repare no start!):
nasm -f win32 exemplo_win.asm -o exemplo.obj
link /subsystem:windows /entry:start exemplo.obj
Para Windows 64-bits (repare no _start!):
nasm -f win64 exemplo_win.asm -o exemplo.obj
link /subsystem:windows /entry:_start exemplo.obj
Se estiver usando ferramentas GNU (ex: MinGW), troque o link por:
ld -e _start exemplo.obj -o exemplo.exe
Use um dos modelos abaixo, conforme a arquitetura e a versão do kernel.
Modelo para kernel 32-bits (elf32):
section .data
; dados inicializados estaticamente
; =================================================
; DECLARE AQUI AS VARIAVEIS GLOBAIS DO SEU PROGRAMA
; =================================================
section .bss
; dados nao inicializados
; (esta secao pode ser omitida nos nossos exemplos)
section .text
global _start ; ponto de entrada do seu programa
_start:
; ============================================
; SUBSTITUA O EXEMPLO ABAIXO PELO SEU PROGRAMA
; ============================================
CALL READ ; Recebe um valor inteiro em AX
NEG AX ; Inverte o sinal
CALL WRITE ; Exibe o valor de AX
MOV EAX, 1 ; 1: SYS_EXIT
MOV EBX, 0 ; 0: ok
INT 80H ; 80: chamada de sistema do Linux
%include "tinyrtl_linux.inc"
Modelo para kernel 64-bits (elf64):
section .data
; dados inicializados estaticamente
; =================================================
; DECLARE AQUI AS VARIAVEIS GLOBAIS DO SEU PROGRAMA
; =================================================
section .bss
; dados nao inicializados
; (esta secao pode ser omitida nos nossos exemplos)
section .text
global _start ; ponto de entrada do seu programa
_start:
; ============================================
; SUBSTITUA O EXEMPLO ABAIXO PELO SEU PROGRAMA
; ============================================
CALL READ ; Recebe um valor inteiro em AX
NEG AX ; Inverte o sinal
CALL WRITE ; Exibe o valor de AX
MOV RAX, 60 ; 60: SYS_EXIT
MOV RDI, 0 ; 0: ok
SYSCALL ; chamada de sistema
%include "tinyrtl_linux.inc"
Você precisa indicar ao sistema operacional que o programa terminou, ou o código vai seguir executando qualquer “lixo” que esteja na memória após o final do seu programa!
Na linha de comando, rode UM dos comandos para montar em um arquivo objeto (.o) no formato 32 ou 64-bits, conforme o seu kernel.
nasm.exe -f elf32 exemplo_elf32.asm -o exemplo.o
nasm.exe -f elf64 exemplo_elf64.asm -o exemplo.o
Para gerar o executável, é necessário o linker:
ld -e _start exemplo.o -o exemplo
Se a versão 32-bits não funcionar, experimente:
ld -m elf_i386 -e _start exemplo.o -o exemplo