深度剖析ARM內(nèi)核寄存器及基本匯編語言3

三、代碼反匯編簡析

• 匯編 匯編文件轉(zhuǎn)換為目標文件(里面是機器碼，機器碼是給CPU使用的，燒錄保存在Flash空間的就是機器碼)。
• 反匯編 可執(zhí)行文件(目標文件，里面是機器碼)，轉(zhuǎn)換為匯編文件。

3.1 不同編譯器的反匯編

3.1.1 Keil下面生成反匯編文件

fromelf –text -a -c –output=(改成你想生成的反匯編名字一般是工程名字).dis (需要的axf文件，根據(jù)你工程生成axf的路徑填寫).axf設(shè)置好以后編譯之后就會生成反匯編.dis文件：

打開如下所示：對于上圖中的紅色圈出來的語句，我們可以根據(jù)本文 第 二 章節(jié)的第2小節(jié) ARM匯編格式中的介紹來分析一下：

簡單分析如下（立即數(shù)就不分析了= =?。?img src="http://file1.elecfans.com/web2/M00/82/2B/wKgZomRF4HuAbEwuAAQjAZF3cTI607.jpg" alt="圖片" />

3.1.2 gcc下生成反匯編文件

在X86架構(gòu)下的電腦上生成ARM架構(gòu)的匯編代碼有兩種方式：

• 使用交叉編譯工具鏈 指定-S選項可以生成匯編中間文件。ex：gcc -S test.c
• 使用 objdump 反匯編 arm二進制文件。

上述兩種方法的區(qū)別為：

（1）反匯編可以生成ARM指令操作碼，-S生成的匯編沒有指令碼 （2）反匯編的代碼是經(jīng)過編譯器優(yōu)化過的。（3）反匯編代碼量很大。

對于ARM Cortex-M，使用的是 arm-none-eabi-objdump，常用指令如下：

• arm-none-eabi-objdump -d -S(可省) a1.o 查看a1.o反匯編可執(zhí)行段代碼
• arm-none-eabi-objdump -D -S(可省) a1.o 查看a1.o反匯編所有段代碼
• arm-none-eabi-objdump -D -b binary -m arm ab.bin 查看ab.bin反匯編所有代碼段

對于使用 arm-none-eabi-gcc 工具鏈（以STM32CUbeMX）的內(nèi)核來說，使用如下方式生成反匯編文件：

$(OBJDUMP) -D -b binary -m arm (需要的elf文件，一般是工程名字).elf > (改成你想生成的反匯編名字，一般是工程名字).dis # OBJDUMP = arm-none-eabi-objdump

-D表示對全部文件進行反匯編，-b表示二進制，-m表示指令集架構(gòu)

Makefile修改如下：

...
TARGET = D6TPir
#######################################
# paths
#######################################
# Build path
BUILD_DIR = build
...
PREFIX = arm-none-eabi-
...
OBJDUMP = $(PREFIX)objdump

dis:
 $(OBJDUMP) -D -b binary -m arm $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf > $(BUILD_DIR)/$(TARGET).dis
# $(OBJDUMP) -D -b binary -m arm $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin > $(BUILD_DIR)/$(TARGET).dis

執(zhí)行 make dis 即可生成 .dis 文件：打開文件查看，發(fā)現(xiàn)怎么這個匯編語言有點不一樣：經(jīng)過研究了一段時間，加上了-M force-thumb后稍微有點樣子了：! 在網(wǎng)上有各種參考，但是我都測試過了，并沒有找到合適的生成完全和標準匯編一致的那種，-M后面的參數(shù)也不能亂加，需要根據(jù)自己的交叉編譯器，因為這里用的是 arm-none-eabi-gcc，所以可以通過arm-none-eabi-objdump --help 查看能用的命令和參數(shù)： gcc工具鏈下的匯編還是不太熟悉，所以我們下面反匯編文件與 C語言的對比，使用Keil下的反匯編進行說明。

3.2 C 和 匯編 比較分析

前面介紹了那么多，最終用一個簡單的程序?qū)Ρ纫幌翪語言反匯編后的匯編語言，加深一下印象，當作個實戰(zhàn)總結(jié)。

基于STM32L051（Cortex-M0）內(nèi)核，目的是為了比較C和匯編，用了個最簡單的程序來分析，沒有用到任務(wù)外設(shè)，程序如下：

//前面省略...
void delay(u32 count)
{
 while(count--);
}

u32 add(u16 val1,u16 val2)
{
 u32 add_val;
 
 add_val = val1 + val2;
 
 return add_val;
}
 int main(void)
 {
 u16 a,b;
 u32 c;
 a = 12345;
 b = 45678;
 c = add(a,b);
 while(1)
 {
   c--;
   delay(200000);
  }
 }

反匯編的代碼對應(yīng)部分如下（因為基于硬件平臺，其他異常中斷，堆，棧，包括其他一些也有匯編代碼，這里省略）：

;省略前面
    delay
        0x080001ae:    bf00        ..      NOP      
        0x080001b0:    1e01        ..      SUBS     r1,r0,#0
        0x080001b2:    f1a00001    ....    SUB      r0,r0,#1
        0x080001b6:    d1fb        ..      BNE      0x80001b0 ; delay + 2
        0x080001b8:    4770        pG      BX       lr
    add
        0x080001ba:    4602        .F      MOV      r2,r0
        0x080001bc:    1850        P.      ADDS     r0,r2,r1
        0x080001be:    4770        pG      BX       lr
    main
        0x080001c0:    f2430439    C.9.    MOV      r4,#0x3039
        0x080001c4:    f24b256e    K.n%    MOV      r5,#0xb26e
        0x080001c8:    4629        )F      MOV      r1,r5
        0x080001ca:    4620         F      MOV      r0,r4
        0x080001cc:    f7fffff5    ....    BL       add ; 0x80001ba
        0x080001d0:    4606        .F      MOV      r6,r0
        0x080001d2:    e003        ..      B        0x80001dc ; main + 28
        0x080001d4:    1e76        v.      SUBS     r6,r6,#1
        0x080001d6:    4804        .H      LDR      r0,[pc,#16] ; [0x80001e8] = 0x30d40
        0x080001d8:    f7ffffe9    ....    BL       delay ; 0x80001ae
        0x080001dc:    e7fa        ..      B        0x80001d4 ; main + 20
    $d
        0x080001de:    0000        ..      DCW    0
        0x080001e0:    e000ed0c    ....    DCD    3758157068
        0x080001e4:    05fa0000    ....    DCD    100270080
        0x080001e8:    00030d40    @...    DCD    200000
;省略后面

3.2.1 MOV后面 立即數(shù)的疑問

在對比分析這段代碼前，在 main 函數(shù)中的第一句：

0x080001c0:    f2430439    C.9.    MOV      r4,#0x3039

就有一個大大的疑問， MOV r4,#0x3039中 0x3039 并不是立即數(shù)（按照我們第二章 立即數(shù)的說明） ，包括接下來的 0xb26e 也不是立即數(shù)，怎么可以直接用 mov，按理來說需要用 LDR偽指令的？？

至于這個問題，網(wǎng)上簡單查找了一下，找到一篇有關(guān)說明的文章：ARM 匯編的mov操作立即數(shù)的疑問 其中有說到，在 keil 公司方網(wǎng)站里關(guān)于arm匯編的說明里有這么一段：

Syntax MOV{cond} Rd, #imm16 where: imm16 is any value in the range 0-65535.

所以是不是在 Keil 中的arm匯編 立即數(shù)可以使16位的？

為了驗證一下，我稍微修改了一下程序，就是把a的值賦值超過16位（當然定義函數(shù)之類的也要跟著改，測試代碼中a為u16的無符號整形），測試了一下。

a賦值為 65535，結(jié)果如下（65535不是立即數(shù)，也可以直接mov）：

0x080001c0:    f64f75ff    O..u    MOV      r5,#0xffff

a賦值為 65536，結(jié)果如下（65536是立即數(shù)，可以直接mov）：

0x080001c0:    f44f3580    O..5    MOV      r5,#0x10000

a賦值為一個大于16位的，不是立即數(shù)的數(shù)，比如：0x1FFFF ：

0x080001c0:    4d08        .M      LDR      r5,[pc,#32] ; [0x80001e4] = 0x1ffff

果然，最后當 a 大于16位，不是立即數(shù)時候，會使用偽指令 LDR，所以我們可以得出結(jié)論：

在 Keil 中的arm匯編中，16位內(nèi)（包括16位）的數(shù)都直接使用 MOV 賦值，大于16位，如果是立即數(shù)，直接使用MOV，不是立即數(shù)用LDR （立即數(shù)的判斷方式還是前面講的那樣）

3.2.2 反匯編文件解析

對于上面的示例程序的匯編碼，簡單解析如下：添加一個有意思的測試對于delay函數(shù)中的語句，上圖是while(count--);改成while(--count);后匯編代碼如下：

對于上面的測試程序，匯編中并沒有使用到 PUSH 和 POP 指令，因為程序太簡單了，不需要使用到棧，為了能夠熟悉下單片機中必須且經(jīng)常需要用到的 棧，我們稍微修改一下add函數(shù)，在add函數(shù)中調(diào)用了delay函數(shù)：

u32 add(u16 val1,u16 val2)
{
 u32 add_val;
 
 add_val = val1 + val2;
 
 delay(10);
 
 return add_val;
}

對于的add函數(shù)匯編代碼如下：

add
        0x080001ba:    b530        0.      PUSH     {r4,r5,lr}   ;把r4 r5 lr的值入棧
        0x080001bc:    4603        .F      MOV      r3,r0
        0x080001be:    460c        .F      MOV      r4,r1
        0x080001c0:    191d        ..      ADDS     r5,r3,r4
        0x080001c2:    200a        .       MOVS     r0,#0xa
        0x080001c4:    f7fffff3    ....    BL       delay ; 0x80001ae
        0x080001c8:    4628        (F      MOV      r0,r5
        0x080001ca:    bd30        0.      POP      {r4,r5,pc}  ;把r4 r5 lr的值出棧，

（匯編中可以看到指令后面后面加了個S ，MOVS 、ADDS，這就是我們前面說到的，帶了S 會影響 xPSR 寄存器中的值）

可以看到，因為存在函數(shù)的多次調(diào)用，main函數(shù)中調(diào)用add函數(shù)，add函數(shù)中調(diào)用delay函數(shù)，所以在add函數(shù)運行之前，通過 push 把 r4,r5,lr 寄存器的值先存入棧中，等待程序執(zhí)行完（函數(shù)調(diào)用結(jié)束）再吧 r4,r5,lr 寄存器的值恢復(fù)。

上面的程序雖然簡單，但是通過我們C程序 與 匯編程序的對比分析，能夠讓我們更加深入的理解匯編語言。