汇编语言简易教程(12):系统服务

应用程序必须使用操作系统执行许多操作。 此类操作包括控制台输出、键盘输入、文件服务（打开、读取、写入、关闭等）、获取时间或日期、请求内存分配等

访问系统服务是应用程序请求操作系统执行某些特定操作（代表进程）的方式。 更具体地说，系统调用是执行进程和操作系统之间的接口

本节介绍如何使用一些基本的系统服务调用。

系统调用

系统服务调用在逻辑上类似于调用函数，其中函数代码位于操作系统中。 该功能可能需要权限才能操作，这就是为什么必须将控制权转移到操作系统的原因

调用系统服务时，参数放置在标准参数寄存器中。系统服务通常不使用基于堆栈的参数。 这将系统服务的参数限制为六 （6） 个, 一般来说这不是一个严重的限制.

如果需要任何参数，则系统服务的参数将放在 RDI、RSI、RDX、R10、R8 和 R9 寄存器中（按此顺序）。 下表显示了与标准调用约定一致的参数位置

设置调用代码和任何参数后，将执行 syscall 指令。 系统调用指令将暂停当前进程并将控制权转移到操作系统，操作系统将尝试执行 rax 寄存器中指定的服务。 当系统服务返回时，该过程将恢复.

控制台输出

将字符输出到控制台的系统服务是系统写入 （SYS_write）。与高级语言一样，字符被写入标准输出（STDOUT），即控制台。 STDOUT 是控制台的默认文件描述符。 filedescriptor 已打开，可用于程序（汇编语言和高级语言）

参考代码

这部分的代码可以参考注释来阅读, 基本上没有什么难度

section .data
    LF equ 10
    NULL equ 0
    True equ 1
    FALSE equ 0

    EXIT_SUCCESS equ 0

    STDIN equ 0
    STDOUT equ 1
    STDERR equ 2

    SYS_read equ 0
    SYS_write equ 1
    SYS_open equ 2
    SYS_close equ 3
    SYS_fork equ 57
    SYS_exit equ 60
    SYS_create equ 85
    SYS_time equ 201


    message1 db "hello world.", LF, NULL
    message2 db "Enter Answer: ", NULL
    newLine  db LF, NULL


section .text
global _start
_start:
    mov rdi, message1 ; 设置string头地址, 使用rdi存储
    call printString  ; 调用printString 函数


exampleDone: 
    mov rax, SYS_exit 
    mov rdi, EXIT_SUCCESS
    syscall


global printString
printString:
    push rbx       ;因为使用到了rbx的地址, 所以需要压栈, 为后续做准备
    mov rbx, rdi   ;复制rdi到rbx
    mov rdx, 0       ;将rdx设为0

strCountLoop:
    cmp byte [rbx], NULL 
    je strCountDone        ; 如果字符为NULL,表示结束, 则直接跳转到结果.
    inc rdx                ; 增加rdx, 表示的字符串长度
    inc rbx                ; 增加rbx, 这里表示的是string的位置
    jmp strCountLoop     ; 继续统计

strCountDone:
    cmp rdx, 0           ; 如果rdx == 0, 表示字符串长度为0, 不需要系统调用
    je prtDone             ; 输出结束

    mov rax, SYS_write   ; 调用sys_write
    mov rsi, rdi    
    mov rdi, STDOUT

    syscall

prtDone:
    pop rbx
    ret

控制台输入

将字符输出到控制台的系统服务是系统写入 （SYS_write）。与高级语言一样，字符被写入标准输出（STDOUT），即控制台。 STDOUT 是控制台的默认文件描述符。 filedescriptor 已打开，可用于程序（汇编语言和高级语言）。

示例代码

section .data
    LF equ 10
    NULL equ 0
    True equ 1
    FALSE equ 0

    EXIT_SUCCESS equ 0

    STDIN equ 0
    STDOUT equ 1
    STDERR equ 2

    SYS_read equ 0
    SYS_write equ 1
    SYS_open equ 2
    SYS_close equ 3
    SYS_fork equ 57
    SYS_exit equ 60
    SYS_create equ 85
    SYS_time equ 201


    STRLEN equ 50
    pmpt db "Enter Text:  ", NULL
    newLine  db LF, NULL

section .bss
    chr resb 1
    inLine resb STRLEN+2



section .text
global _start
_start:
    mov rdi, pmpt
    call printString   ; 打印提示内容

    mov rbx, inLine    ; 将buffer地址计入rbx
    mov r12, 0           ; 计数r12

readCharacters:
    mov rax, SYS_read  ; 调用sys_read
    mov rdi, STDIN
    lea rsi, byte [chr]; 读取的结果写入chr
    mov rdx, 1           ; 每次只读取一个字符
    syscall

    mov al, byte [chr] ; 将chr复制到 A 寄存器
    cmp al, LF         ; 判断是否是 \n, 如果是则直接结束.
    je readDone

    inc r12               ; 增加字符统计数
    cmp r12, STRLEN     ; 如果超过最大长度, 则直接结束, 反之继续
    jae readCharacters

    mov byte [rbx], al  
    inc rbx               ; 将结果写入 inLine, 同时 ptr = ptr + 1

    jmp readCharacters

readDone:
    mov byte [rbx], NULL
    mov rdi, inLine
    call printString

exampleDone:
    mov rax, SYS_exit
    mov rdi, EXIT_SUCCESS
    syscall


global printString
printString:
    push rbx; -----;  Count characters in string.
    mov rbx, rdi
    mov rdx, 0

strCountLoop:
    cmp byte [rbx], NULL
    je strCountDone
    inc rdx
    inc rbx
    jmp strCountLoop

strCountDone:
    cmp rdx, 0
    je prtDone

    mov rax, SYS_write
    mov rsi, rdi
    mov rdi, STDOUT

    syscall

prtDone:
    pop rbx
    ret

文件打开操作符

为了进行文件操作，如读取和写入，必须首先打开文件。有两种文件打开操作，打开和打开/创建。这两种打开操作在以下章节中有所解释。文件打开后，为了执行文件读取或写入操作，操作系统需要关于文件的详细信息，包括完整状态和当前的读/写位置。这是必要的，以确保读取或写入操作能够从上一次结束的地方继续。

如果文件打开操作失败，将返回一个错误代码。如果文件打开操作成功，将返回一个文件描述符。这适用于高级语言和汇编代码。

操作系统使用文件描述符来访问关于文件的完整信息。关于一个打开文件的完整信息集合存储在一个名为文件控制块（FCB）的操作系统数据结构中。本质上，文件描述符被操作系统用来引用正确的FCB。程序员的责任是确保文件描述符被存储和正确使用。

打开文件

文件打开操作要求文件必须存在才能被打开。如果文件不存在，那就是一个错误。文件打开操作还需要参数标志来指定访问模式。访问模式必须包括以下之一：

• 只读访问 → O_RDONLY
• 只写访问 → O_WRONLY
• 读/写访问 → O_RDWR

必须使用这些访问模式之一。通过与这些模式中的一个进行逻辑或（OR）操作，可以使用额外的访问模式。这可能包括如追加模式（本文未提及）。参见附录C，系统服务以获取关于文件访问模式的附加信息。

文件打开系统服务的参数如下：

• 寄存器 SYS_open
• rax 调用代码 = SYS_open (2)
• rdi 空终止文件名字符串的地址
• rsi 文件访问模式标志

假设以下声明：

• SYS_open equ 2；文件打开
• O_RDONLY equ 000000q；只读
• O_WRONLY equ 000001q；只写
• O_RDWR equ 000002q；读写

应当注意，常量是以八进制或基数8定义的（如q后缀所指定）。这与Linux文件权限有时指定的方式相匹配。

系统调用之后，rax寄存器将包含返回值。如果文件打开操作失败，rax将包含一个负值（即<0）。具体的负值提供了遇到错误类型的指示。参见附录C，系统服务以获取关于错误代码的附加信息。典型的错误可能包括无效的文件描述符、文件未找到或文件权限错误。

如果文件打开操作成功，rax包含文件描述符。文件描述符将需要用于进一步的文件操作，并应当被保存。参见关于示例文件读取的部分以获取一个完整的打开文件的例子。

文件打开/创建

文件打开/创建操作将创建一个文件。如果文件不存在，将创建一个新文件。如果文件已经存在，它将被擦除并创建一个新文件。因此，文件以前的内容将丢失。

必须指定一个文件访问模式。由于文件正在被创建，访问模式必须包括在创建文件时将设置的文件权限。这将包括为用户、组或全世界指定读、写和/或执行权限，这是Linux文件权限的典型做法。本例中仅涉及到的权限是对文件用户或所有者的权限。因此，其他用户（即使用其他帐户的用户）将无法访问我们程序创建的文件。参见附录C，系统服务以获取关于文件访问模式的附加信息。

文件打开/创建系统服务的参数如下：

• 寄存器 SYS_create
• rax 调用代码 = SYS_create (85)
• rdi 空终止文件名字符串的地址
• rsi 文件访问模式标志

假设以下声明：

• SYS_create qu 85；文件打开
• O_CREAT equ 0x40
• O_TRUNC equ 0x200
• O_APPEND equ 0x400
• S_IRUSR equ 00400q；所有者，读权限
• S_IWUSR equ 00200q；所有者，写权限
• S_IXUSR equ 00100q；所有者，执行权限

文件状态标志“S_IRUSR | S_IWUSR”将允许同时读写，这是典型的。"|" 是逻辑或（OR）操作，因此组合了选择。

如果文件打开/创建操作没有成功，rax寄存器中将返回一个负值。如果文件打开/创建操作成功，将返回一个文件描述符。文件描述符用于所有后续的文件操作。参见关于示例文件写入的部分以获取一个完整的文件打开/创建的示例。

文件读取

这个和IO Read是几乎一致的, 不再重复了

文件写入

示例

示例的内容太长了, 请看原文吧.