ARM64 汇编语言入门指南

基本概念

ARM64（又称AArch64）是ARM架构的64位版本，广泛应用于移动设备、服务器和嵌入式系统。与x86架构不同，ARM采用精简指令集(RISC)，指令格式相对统一。

寄存器

ARM64有31个通用寄存器：

• X0-X30：64位通用寄存器
• W0-W30：对应X寄存器的低32位
• XZR/WZR：零寄存器，读取始终返回0
• SP：堆栈指针寄存器
• PC：程序计数器

特殊用途寄存器：

• X0-X7：用于函数参数传递和返回值
• X29：帧指针(FP)
• X30：链接寄存器(LR)，存储返回地址

基本指令格式

ARM64指令通常遵循以下格式：
MNEMONIC DESTINATION, SOURCE1, SOURCE2

常用指令分类

数据移动指令

MOV X0, X1          // 寄存器间移动
MOV X0, #42         // 立即数移动到寄存器
LDR X0, [X1]        // 从内存加载到寄存器
STR X0, [X1]        // 存储寄存器值到内存

算术运算

ADD X0, X1, X2      // X0 = X1 + X2
SUB X0, X1, X2      // X0 = X1 - X2
MUL X0, X1, X2      // X0 = X1 * X2

逻辑运算

AND X0, X1, X2      // 按位与
ORR X0, X1, X2      // 按位或
EOR X0, X1, X2      // 按位异或

比较和分支

CMP X0, X1          // 比较X0和X1，设置标志位
B label             // 无条件跳转
B.EQ label          // 相等时跳转
B.NE label          // 不相等时跳转
BL function         // 跳转到函数并保存返回地址

堆栈操作

STP X0, X1, [SP, #-16]!  // 压栈两个寄存器
LDP X0, X1, [SP], #16    // 出栈两个寄存器

函数调用约定

ARM64使用以下调用约定：

• 参数0-7通过X0-X7传递
• 额外参数通过堆栈传递
• 返回值通过X0传递
• X19-X29是被调用者保存的寄存器
• 其他寄存器是调用者保存的

简单示例

// 计算两个数之和的函数
.global add_numbers
add_numbers:
    ADD X0, X0, X1    // 将参数X0和X1相加
    RET               // 返回结果在X0中

// 主程序
.global _start
_start:
    MOV X0, #5        // 第一个参数
    MOV X1, #7        // 第二个参数
    BL add_numbers    // 调用函数
    // 此时X0包含结果12

开发工具

• 编译器：GCC的aarch64-linux-gnu版本
• 调试器：GDB
• 模拟器：QEMU用户模式
• 汇编器：GAS(GNU Assembler)

学习建议

1. 从简单算术运算开始练习
2. 使用调试器单步执行观察寄存器变化
3. 分析编译器生成的汇编代码
4. 编写小型函数并手动优化
5. 学习内存访问模式和寻址方式

常见寻址模式

• 立即数寻址：MOV X0, #123
• 寄存器寻址：ADD X0, X1, X2
• 寄存器间接寻址：LDR X0, [X1]
• 基址偏移寻址：LDR X0, [X1, #8]
• 预索引寻址：LDR X0, [X1, #8]!
• 后索引寻址：LDR X0, [X1], #8

掌握ARM64汇编需要实践和经验积累，建议从简单程序开始，逐步增加复杂度。