Tech bits

Wednesday, 19 October 2011

X86 assembly with GAS on Windows

I’ve been reading «Professional Assembly Language» by Richard Blum. The book gives a good overview of Intel architecture and takes you through from very basic samples. The sample assembly programs in the book assume you are on Linux and are using the gnu assembler however it is simple enough to get working on Windows. I do have a Linux box but I wanted to try the sample programs on my laptop which is Windows 7 (I couldn’t get Ubuntu stable, too much hassle with the WiFi card and also the battery life is way better with Windows). Firstly download MinGW from:

This will provide you with the Gnu Assembler (as.exe under MinGW\bin). Now most of the samples will run fine up-to the last part where they try to output to console. The book gives the following instructions to output a string:

movl $4, %eax
movl $1, %ebx
movl $output, %ecx
movl $42, %edx
int $0x80.

This is from Page 80 of the book. EAX contains the system call value, EBX is the file descriptor to write to, ECX is the start of the string and EDX is the length. Now to do the same on Windows we are going to utilise a Win32 system call from the kernel32.dll:

pushl $-11
call _GetStdHandle@4
mov %eax, handle
pushl $0
pushl $written
pushl $42
pushl $output
pushl handle
call _WriteConsoleA@20

pushl $0
call _ExitProcess@4

This is equivalent to the following C code:

handle = GetStdHandle(-11);
WriteConsole(handle, &msg[0], 13, &written, 0);
ExitProcess(0);

I got the above from this site http://www.cs.lmu.edu/

ray/notes/x86assembly/. Its a very useful page showing you how to call C libraries / system calls on Windows and Linux.

I will now apply the above to a sample from the book. The sample program on page 77 will call the CPUID instruction and output the result. The code below is the same as the sample bar the final output. To build this you need to link in the kernel32.dll by issuing the ld command after calling the assembler:

as -o cpuid.o cpuid.s
ld -o cpuid.exe cpuid.o -lkernel32

output:
.ascii «The processor vendor ID is ‘xxxxxxxxxxxxx’\n»
handle: .int 0
written: .int 0

.section .text
.globl _start
_start:
movl $0, %eax
cpuid
movl $output, %edi
movl %ebx, 28(%edi)
movl %edx, 32(%edi)
movl %ecx, 36(%edi)
pushl $-11
call _GetStdHandle@4
mov %eax, handle
pushl $0
pushl $written
pushl $42
pushl $output
pushl handle
call _WriteConsoleA@20

pushl $0
call _ExitProcess@4

MASM, TASM, FASM, NASM под Windows и Linux

В данной статье я хочу рассмотреть вопросы, которые могут возникнуть у человека, приступившего к изучению ассемблера, связанные с установкой различных трансляторов и трансляцией программ под Windows и Linux, а также указать ссылки на ресурсы и книги, посвященные изучению данной темы.

Используется для создания драйверов под Windows.

По ссылке переходим на сайт и скачиваем пакет (masm32v11r.zip). После инсталляции программы на диске создается папка с нашим пакетом C:\masm32. Создадим программу prog11.asm, которая ничего не делает.

Произведём ассемблирование (трансляцию) файла prog11.asm, используя ассемблер с сайта masm32.

Ключ /coff используется здесь для трансляции 32-битных программ.
Линковка производится командой link /subsystem:windows prog11.obj (link /subsystem:console prog11.obj)

Как сказано в Википедии

MASM — один из немногих инструментов разработки Microsoft, для которых не было отдельных 16- и 32-битных версий.

Также ассемблер версии 6. можно взять на сайте Кипа Ирвина kipirvine.com/asm, автора книги «Язык ассемблера для процессоров Intel».

Кстати, вот ссылка на личный сайт Владислава Пирогова, автора книги “Ассемблер для Windows”.

MASM с сайта Microsoft

Далее скачаем MASM (версия 8.0) с сайта Microsoft по ссылке. Загруженный файл носит название «MASMsetup.exe». При запуске этого файла получаем сообщение -«Microsoft Visual C++ Express Edition 2005 required».

Открываем этот файл архиватором (например 7zip). Внутри видим файл setup.exe, извлекаем его, открываем архиватором. Внутри видим два файла vc_masm.msi,vc_masm1.cab. Извлекаем файл vc_masm1.cab, открываем архиватором. Внутри видим файл FL_ml_exe_____X86.3643236F_FC70_11D3_A536_0090278A1BB8. Переименовываем его в файл fl_ml.exe, далее, произведём ассемблирование файла prog11.asm, используя ассемблер fl_ml.exe.

MASM в Visual Studio

Также MASM можно найти в папке с Visual Studio (у меня VS 10) вот здесь: C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\bin\ml.exe.

Для того, чтобы запустить на 32- или 64-разрядной системе и создавать программы, работающие как под 32-, так и под 64-разрядной Windows, подходит MASM32 (ml.exe, fl_ml.exe). Для того, чтобы работать на 32- и 64-разрядных системах и создавать программы, работающие под 64-разрядной Windows, но неработающие под 32-разрядной нужен ассемблер ml64.exe. Лежит в папке C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\bin\amd64 и вот здесь — C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\bin\x86_amd64.

Программный пакет компании Borland, предназначенный для разработки программ на языке ассемблера для архитектуры x86. В настоящее время Borland прекратила распространение своего ассемблера.

Скачать можно, например, здесь. Инсталлятора нет, просто извлекаем программу. Вот исходник из книги Питера Абеля (рис. 3.2) «Язык Ассемблера для IBM PC и программирования».

Выполним ассемблирование (трансляцию) файла abel32.asm.

Корректность работы программы можно проверить, произведя линковку (tlink.exe) объектного файла и запустив полученный файл в отладчике.

Как было сказано выше, MASM можно использовать для работы с 16-битными программами. Выполним ассемблирование (трансляцию) программы abel32.asm с помощью ассемблера MASM:

Ключ /coff здесь не используется.
Линковка производится файлом link16.exe

В статье Криса Касперски «Сравнение ассемблерных трансляторов» написано, что «FASM — неординарный и весьма самобытный, но увы, игрушечный ассемблер. Пригоден для мелких задач типа „hello, world“, вирусов, демок и прочих произведений хакерского творчества.»

Скачаем FASM с официального сайта. Инсталлятора нет, просто извлекаем программу. Откроем fasm editor — C:\fasm\fasmw.exe. В папке C:\fasm\EXAMPLES\HELLO есть файл HELLO.asm.

Откроем файл HELLO.asm из fasmw.exe. Изменим строку include ‘win32ax.inc’ на строку include ‘c:\fasm\INCLUDE\WIN32AX.INC’. Запускаем из меню Run → Run.

Вот ссылки на ресурсы, посвященные FASM:

Для того, использовать FASM в Linux (у меня Ubuntu), скачаем соответствующий дистрибутив (fasm-1.71.60.tgz), распакуем его, в папке у нас будет бинарный файл fasm, копируем этот файл в /usr/local/bin для того, чтобы можно было запускать его из консоли, как любую другую команду.Выполним ассемблирование программы hello.asm из папки fasm/examples/elfexe/hello.asm.

Корректность работы программы можно проверить в отладчике.

Nasm успешно конкурирует со стандартным в Linux- и многих других UNIX-системах ассемблером Gas.

Nasm в Linux можно установить его с помощью менеджера пакетов или из командной строки: в дистрибутиве Debian (Ubuntu) командой apt-get install nasm, в дистрибутивах Fedora, CentOS, RedHat командой yum install nasm.

Создадим программу, которая 5 раз выводит сообщение “Hello”. Пример взят из книги Андрея Викторовича Столярова “Программирование на языке ассемблера NASM для ОС UNIX”. Учебник, а также библиотека “stud_io.inc” есть на личном сайте автора.

Выполним ассемблирование и линковку и запустим файл hello.asm.

Для 64bit необходимо использовать команду nasm -f elf64 hello.asm

NASM для Windows

NASM для Windows можно установить, скачав соответствующий дистрибутив с соответствующего сайта.

Ассемблирование:
nasm -f bin имя_файла.asm -o имя_файла.com

Ссылки на ресурсы, посвященные Nasm:

Стандартный ассемблер практически во всех разновидностях UNIX, в том числе Linux и BSD. Свободная версия этого ассемблера называется GAS (GNU assembler). Позволяет транслировать программы с помощью компилятора GCC.

Из учебников удалось найти только книгу на английском «Programming from the ground up». На русском удалось найти только одну главу из книги С. Зубкова «Assembler для DOS, Windows и UNIX».

Возьмем пример программы, которая ничего не делает, с сайта. Создадим программу gas.s

Выполним ассемблирование (трансляцию), линковку и запуск программы:

Если в данной программе изменить _start на main, то можно выполнить ассемблирование (трансляцию) и линковку компилятором gcc.

Выполним ассемблирование (трансляцию), линковку и запуск программы:

Выводы: если вы изучаете программирование под Windows, то вы можете остановить свой выбор на Masm; Tasm больше не поддерживается, но для обучения по старым классическим учебникам подойдёт.
Под Linux Gas подойдет тем, кто использует GCC, а тем, кому не нравится синтаксис Gas, подойдёт Nasm.