在 MacOS M1 Pro (ARM) 上编写一个简单的 Hello World 汇编程序。

• x86 的样例可参考 x86 Assembly on MacOS
• arm 的简单样例可参考 ARM Assembly on MacOS

真正的 Hello World

因为常规的 HelloWorld 程序涉及终端输出等系统调用，远比 1 + 2 的汇编要复杂，所以放在后面展开，避免陷入局部。

参考 apple-m1-assembly-language-hello-world，新建文件 main.s，最简约的内容如下：

.global _main
.align 2
_main:
	adr	x1, str
	mov	x2, #13

	mov	x16, #4
	svc	0
	mov	x16, #1
	svc	0
str:
	.ascii	"Hello World!\n"

注意，此处为方便起见，已忽略返回值。

SVC

参考 ios-arm64-syscalls

The immediate passed to svc is ignored, but the standard library uses svc 0x80.

x16 holds the syscall number

x0 through x8 hold up to 9 arguments*

从 ARM SVC 文档上看，svc 是可以直接 call 具体的 immediate value 的。

但 Mac 上，无法直接 svc #4 或 svc 0x4，所以，需要 x16 寄存器来转一下，大概应该是位数的问题，mac 支持 64 位的系统命令扩展？

svc 后面的具体的 instruction number 可参考 what-is-the-interface-for-arm-system-calls-and-where-is-it-defined-in-the-linux。

通过 Linux ARM 或 MacOS BSD System Calls，可以了解到

#	Name	RDI	RSI	RDX	RCX	R8	R9	Stack	Stack	Implementation
0	int nosys	-	-	-	-	-	-	-	-	bsd/kern/subr_xxx.c
1	void exit	int rval	-	-	-	-	-	-	-	bsd/kern/kern_exit.c
2	int fork	-	-	-	-	-	-	-	-	bsd/kern/ker
3	user_ssize_t read	int fd	user_addr_t cbuf	user_size_t nbyte	-	-	-	-	-	bsd/kern/sys_generic.c
4	user_ssize_t write	int fd	user_addr_t cbuf	user_size_t nbyte	-	-	-	-	-	bsd/kern/sys_generic.c

• svc #4 就是调用系统 write 接口，寄存器 0/1/2 分别是 fd/addr/size

• svc #1 为调用 exit 接口，正常退出并关闭

  所以，mov x16 #4, svc 0 的作用就是调用了 write 接口，并将寄存器 1 的内容输出，输出的个数由寄存器 2 来确定。

  mov x16 #1, svc 0 则为关闭并退出。

adr

简单说明一下 adr 的逻辑

# 执行
(lldb) r
Process 42767 launched: '/xxx/a.out' (arm64)
Process 42767 stopped
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
    frame #0: 0x0000000100003f90 a.out`main
a.out`main:
->  0x100003f90 <+0>:  adr    x1, #0x18                 ; str
    0x100003f94 <+4>:  mov    x2, #0xd
    0x100003f98 <+8>:  mov    x16, #0x4
    0x100003f9c <+12>: svc    #0
Target 0: (a.out) stopped.

# 下一步
(lldb) n

# 读取 x1 地址
# x1 = 0x3f90 + 0x18 = 0x3fa8
(lldb) re r x1
      x1 = 0x0000000100003fa8  a.out`str

注释版

.global _main
.align 2
_main:
	# str 会被编译成具体的程序相对地址
	# 就像上述 adr 命令中 0x3f90 + 0x18 = 0x3fa8
	adr	x1, str

	# 设置打印长度
	mov	x2, #13

	# 设置系统命令 number
	# 并调用 write 接口
	mov	x16, #4
	svc	0

	# 设置系统命令 number 为 1
	# 并调用 exit 接口
	mov	x16, #1
	svc	0
str:
	.ascii	"Hello World!\n"

待分析

gcc 默认编译的 gcc -s main.c 的 helloworld，调用的是 bl _printf, 代码如下：

.global _main
.align 2
_main:
	adr	x0, str
	bl	_printf
str:
	.ascii	"Hello World!\n"

参考

• ios-arm64-syscalls
• ARM SVC