汇编程序--文件操作

在介绍文件操作之前，我先介绍一下缓冲区。缓冲区是连续的字节块，用于批量的数据传输。一般缓冲区仅用于暂时存储数据，然后数据被缓冲区中读出并转换成便于程序处理的形式。注意，缓冲区的大小是固定的，由程序员设定的，例如：如果你想要一次读入500字节的数据，可以将500字节未使用的内存位置的地址发送给read系统调用，并将数字500发送给它，这样read调用的就知道数据的大小。在汇编中通过.bss来创建缓冲区，.bss段类似于数据段，不同的是它不占用可执行程序。.bss段可以保存存储位置，却不能对其进行初始化,e而在数据段中，你既可以保留存储位置，又可以对其进行初始化。例如如下指令：

.section .bss.lcomm my_buffer, 500

.lcomm 指令将创建一个符号my_buffer ，指代我们用作缓冲区的500字节存储位置，my_buffer表示的数字本身就是缓冲区的起始地址。

下面介绍相关的文件操作，首先是打开文件：

打开文件是通过open系统调用来实现的，其所需要的参数是文件名，表示模式的数字以及权限集合。

1.将系统调用号5存放到%eax寄存器中

2.将文件名的第一个字符的地址应存放到%ebx寄存器中，该字符串必须以空字符串结束。

3.将用于表示打开用于读、写、读写、如果不存在则创建、如果存在则删除等的数字存入%ecx寄存器中

4.将表示打开文件的权限存入%edx寄存器中，当需要创建文件的时候会用到此项

最后在进行open系统调用的时候，新打开的文件描述符存储在%eax寄存器中。

通常代码如下：

#系统调用编号.equ SYS_OPEN, 5.equ ST_ARGV_1, 8 #输入文件的名字.equ ST_ARGV_2, 12#输出文件的名字<p class="p1"><span class="s1">.equ</span><span class="s2"> ST_FD_IN, </span><span class="s3">-4</span></p><p class="p1"><span class="s1">.equ</span><span class="s2"> ST_FD_OUT, </span><span class="s3">-8</span></p>#文件打开选项.equ O_RDONLY, 0.equ O_CREAT_WRONLY_TRUNC, 03101open_files:open_fd_in:###打开输入文件####打开系统调用movl $SYS_OPEN, %eax#将输入文件名字的指针放入%ebxmovl ST_ARGV_1(%ebp), %ebx#只读标志movl $O_RDONLY, %ecx#这实际上并不影响读操作movl $0666, %edx#调用Linuxint $LINUX_SYSCALLopen_fd_out:###打开输出文件####打开文件movl $SYS_OPEN, %eax#将输出文件名字的指针放在%ebxmovl ST_ARGV_2(%ebp), %ebx#写入文件标志movl $O_CREAT_WRONLY_TRUNC, %ecx#新文件模式(如果已经创建)movl $0666, %edx#调用Linuxint $LINUX_SYSCALL

#这里存储文件描述符store_fd_in:movl %eax, ST_FD_IN(%ebp)store_fd_out:movl %eax, ST_FD_OUT(%ebp)

下面就是读文件的操作：

读文件通过read体统调用来实现，这个调用的参数是一个用于读取的文件描述符、一个用于写入的缓冲区、以及缓冲区的大小。

1.将系统调用号3存入%eax寄存器中

2.将文件描述符存入%ebx寄存器中

3.将存储数据的缓冲区地址存入%ecx寄存器中

4.将缓冲区的大小存入%edx中

系统调用返回实际读取的字节数或者文件结束符（0），存放到%eax寄存器中。

通常代码如下：

<p class="p1"><span class="s1">.equ</span><span class="s2"> SYS_READ, </span><span class="s3">3</span></p><pre name="code" class="plain"><span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">#####从文件中读取一个数据块#####</span>

movl $SYS_READ, %eax#获取文件描述符movl ST_FD_IN(%ebp), %ebx#放置读取数据的存储位置movl $BUFFER_DATA, %ecx#放置缓冲区的大小movl $BUFFER_SIZE, %edx#读取缓冲区大小返回到%eaxint $LINUX_SYSCALL

接着是写文件操作：

写文件是通过write系统调用实现的，需要的参数与read系统调用的参数相同，唯一的区别是缓冲区应该填满了要写的数据。

1.将系统调用号4存入%eax寄存器中

2.将文件描述符存入%ebx寄存器中

3.将存储数据的缓冲区地址存入%ecx寄存器中

4.将缓冲区的大小存入%edx中

系统调用返回实际写入的字节数或者错误代码，存放到%eax寄存器中。

通常代码如下：

####将字符块写入文件#####缓冲区大小movl %eax, %edxmovl $SYS_WRITE, %eax#要使用的文件movl ST_FD_OUT(%ebp), %ebx#缓冲区位置movl $BUFFER_DATA, %ecxint $LINUX_SYSCALL

最后是关闭文件操作：

关闭文件是通过close系统调用实现，其需要的参数是文件描述符。

1.将系统调用号6存入%eax寄存器中

2.将文件描述符存入%ebx寄存器中

通常代码如下：

##关闭文件##movl $SYS_CLOSE, %eaxmovl ST_FD_OUT(%ebp), %ebxint $LINUX_SYSCALLmovl $SYS_CLOSE, %eaxmovl ST_FD_IN(%ebp), %ebxint $LINUX_SYSCALL

整个程序的代码如下：

#目的: 本程序将输入文件的所有字母转化成大写字母,然后输#出到文件#处理过程: (1)打开输入文件# (2)打开输出文件# (3)如果未达到输入文件的尾部:# (a)将部分文件读入到内存缓冲区# (b)读取内存缓冲区的每一个字节如果该字节#为小写字母,就将转化为大写字母# (c)将内存缓冲区写入输出文件.section .data################################常数#############系统调用编号.equ SYS_OPEN, 5.equ SYS_CLOSE, 6.equ SYS_READ, 3.equ SYS_WRITE, 4.equ SYS_EXIT, 1#文件打开选项.equ O_RDONLY, 0.equ O_CREAT_WRONLY_TRUNC, 03101#标准文件描述符.equ STDIN, 0.equ STDOUT, 1.equ STDERR, 2#系统调用中断.equ LINUX_SYSCALL, 0x80.equ END_OF_FILE, 0 #这是读操作的返回值,表明到达文件的结束处.equ NUMBER_ARGUMENTS, 2.section .bss#缓冲区--从文件中将数据加载到这里,也要从这里将数据写出到文件# 由于种种原因,缓冲区大小不应该超过16000字节.equ BUFFER_SIZE, 500.lcomm BUFFER_DATA, BUFFER_SIZE.section .text#栈位置.equ ST_SIZE_RESERVE, 8.equ ST_FD_IN, -4.equ ST_FD_OUT, -8.equ ST_ARGC, 0 #参数数目.equ ST_ARGV_0, 4 #程序名.equ ST_ARGV_1, 8 #输入文件的名字.equ ST_ARGV_2, 12#输出文件的名字.globl _start_start:###程序初始化#####保存栈指针movl %esp, %ebp#在栈上为文件描述符分配空间subl $ST_SIZE_RESERVE, %esp #局部变量open_files:open_fd_in:###打开输入文件####打开系统调用movl $SYS_OPEN, %eax#将输入文件名字的指针放入%ebxmovl ST_ARGC(%ebp), %ebxcmpl $1, %ebx                    #$1放在前面，％ebx放在后面je input_STDINmovl ST_ARGV_1(%ebp), %ebxjmp input_assign_fileinput_STDIN:movl $STDIN, %ebxinput_assign_file:#只读标志movl $O_RDONLY, %ecx#这实际上并不影响读操作movl $0666, %edx#调用Linuxint $LINUX_SYSCALLstore_fd_in:movl %eax, ST_FD_IN(%ebp)open_fd_out:###打开输出文件####打开文件movl $SYS_OPEN, %eax#将输出文件名字的指针放在%ebxmovl ST_ARGC(%ebp), %ebxcmpl $2, %ebx               <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">#$2放在前面，％ebx放在后面</span>je output_STDOUTmovl ST_ARGV_2(%ebp), %ebxjmp output_assign_fileoutput_STDOUT:movl $STDOUT, %ebxoutput_assign_file:#写入文件标志movl $O_CREAT_WRONLY_TRUNC, %ecx#新文件模式(如果已经创建)movl $0666, %edx#调用Linuxint $LINUX_SYSCALLstore_fd_out:#这里存储文件描述符movl %eax, ST_FD_OUT(%ebp)###主循环开始###read_loop_begin:#####从文件中读取一个数据块#####movl $SYS_READ, %eax#获取文件描述符movl ST_FD_IN(%ebp), %ebx#放置读取数据的存储位置movl $BUFFER_DATA, %ecx#放置缓冲区的大小movl $BUFFER_SIZE, %edx#读取缓冲区大小返回到%eaxint $LINUX_SYSCALL###如果达到文件结束处就退出####检查文件结束标志#cmpl $END_OF_FILE, %eax#如果发现文件结束符或出现错误,就跳转到程序结束处jle end_loopcontinue_read_loop:###将字符块的内容转换成大写形式####pushl $BUFFER_DATA #缓冲区地址pushl %eax         #缓冲区大小call conver_to_upperpopl %eax   #重新获取大小addl $4, %esp   #恢复%esp####将字符块写入文件#####缓冲区大小movl %eax, %edxmovl $SYS_WRITE, %eax#要使用的文件movl ST_FD_OUT(%ebp), %ebx#缓冲区位置movl $BUFFER_DATA, %ecxint $LINUX_SYSCALL#循环继续#jmp read_loop_beginend_loop:##关闭文件##movl $SYS_CLOSE, %eaxmovl ST_FD_OUT(%ebp), %ebxint $LINUX_SYSCALLmovl $SYS_CLOSE, %eaxmovl ST_FD_IN(%ebp), %ebxint $LINUX_SYSCALL###退出程序###movl $SYS_EXIT, %eaxmovl $0, %ebxint $LINUX_SYSCALL#目的; 这个函数实际上是将字符块的内容转化为大写的形式#输入: 第一个参数是要转化的缓冲区的地址# 第二个参数的是缓冲区的大小#输出: 这个函数以大写字符覆盖当前的缓冲区#变量: # %eax--缓冲区起始地址# %ebx--缓冲区长度# %edi--当前缓冲区偏移量# %cl--当前正在检测的字节(%ecxde第一部分)###常数####搜索的下边界.equ LOWERCASE_A, 'a'#搜索的上边界.equ LOWERCASE_Z, 'z'#大小写转换.equ UPPER_CONVERSION, 'A'-'a'###栈相关的信息###.equ ST_BUFFER_LEN, 8 #缓冲区长度.equ ST_BUFFER, 12    #实际缓冲区conver_to_upper:pushl %ebpmovl %esp, %ebp#设置变量#movl ST_BUFFER(%ebp), %eaxmovl ST_BUFFER_LEN(%ebp), %ebxmovl $0, %edi#安全检查:如果给定的缓冲区长度为0即离开cmpl $0, %ebxje coop_endcoop_start:#获取当前字节movb (%eax, %edi, 1), %cl#除非该字节在'a'和'z'之间,否则读取下一个字节cmpb $LOWERCASE_A, %cljl next_bytecmpb $LOWERCASE_Z, %cljg next_byte#将字节转化成为大写字母addb $UPPER_CONVERSION, %cl#并放回原处movb %cl, (%eax, %edi, 1)#下一字节next_byte:incl %edicmpl %edi, %ebx #判断是否到缓冲区结束jne coop_start #缓冲区结束,离开函数coop_end:movl %ebp, %esppopl %ebpret

汇编链接程序：

as -32 toupper.s -o toupper.old -m elf_i386 toupper.o -o toupper./toupper