fasm

flat assembler
flat assembler
Тип	компилятор
Разработчик	Томаш Грыштар
Последняя версия	1.73.30 (21 февраля 2022; 2 года назад)

fasm (сокр. от flat assembler) — свободно распространяемый многопроходной ассемблер, написанный Томашем Грыштаром (польск. Tomasz Grysztar). fasm самодостаточен^[1], изначально компилировался TASM-ом и стал способен собираться из собственных исходных кодов начиная с 4 мая 1999 в версии 0.90. fasm обладает небольшими размерами и очень высокой скоростью компиляции^{[источник не указан 823 дня]}, имеет богатый и ёмкий макро-синтаксис, позволяющий автоматизировать множество рутинных задач^[2]^[3]. Поддерживаются как объектные форматы, так и форматы исполняемых файлов. Это позволяет в большинстве случаев обойтись без компоновщика. В остальных случаях нужно использовать сторонние компоновщики, поскольку таковой вместе с fasm не распространяется.

Помимо базового набора инструкций процессора и сопроцессора^{[каких?]}, fasm поддерживает наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, SSE4a, AVX, AVX-2, AVX-512, 3DNow!, дополнительные расширения AES, CLMUL, FMA, FMA4, XOP, а также EM64T и AMD64 (включая AMD SVM и Intel SMX).

Все вариации fasm непосредственно могут создавать выходные файлы в следующих, предустановленных в ассемблер, форматах: объектные файлы (стандартно для большинства ассемблеров): Executable and Linkable Format (ELF) или Common Object File Format(COFF)(классический или в спецификации микрософт), исполняемые файлы (не требует дополнительных компоновщиков): MZ, ELF или Portable Executable (PE) (WDM драйвера включительно, с возможностью настройки MZ DOS stub). Для генерации файлов в формате, отличном от предустановленных, есть формат бинарный файл, дающий программисту полный контроль за каждым байтом выходного файла, однако всю структуру, содержание и взаимосвязи такого файла программисту придётся описывать непосредственно.

В качестве родной целевой архитектуры используются архитектуры IA32 и x86-64. Присутствует неофициальное дополнение fasmarm, в котором родные целевые архитектуры ARM и ARM64. Реализация целевых архитектур, отличных от родной, аналогична подобной реализации на любом другом ассемблере - для этих целей используются макрокоманды и директивы определения данных.

Компиляция

Компиляция программы в fasm состоит из трёх стадий: препроцессирование, синтаксический анализ и ассемблирование.

Препроцессирование

Первая стадия (препроцессинг) выполняется в 1 проход, вначале исходный текст токенизируется, затем в нём распознаются и обрабатываются все директивы процессора, раскрываются все макросы и все символические константы. Поскольку дополнительных проходов этой стадией не предусмотрено, любой элемент языка, обрабатываемый на этой стадии, должен быть вначале объявлен, и только затем он может быть использован.

Синтаксический анализ

Вторая стадия, на этой стадии происходит дополнительная классификация токенов (т.к. даже типы токенов и требования к ним на стадиях препроцессирования и ассемблирования немного разные), для некоторых токенов создаются дополнительные структуры свойств, которые впоследствии будут использоваться при ассемблировании.

Ассемблирование

На стадии ассемблирования определяются адреса меток, обрабатываются условные директивы, раскрываются циклы и генерируется собственно программа. fasm — многопроходной ассемблер, что позволяет ему делать некоторые оптимизации (например, генерировать короткий переход на метку вместо длинного). Во время прохода компилятор не всегда может вычислить выражение в условных директивах. В этом случае он делает какой-нибудь выбор и пытается скомпилировать дальше. Благодаря тому, что адреса меток, вычисленные на N-м проходе, используются на N+1-м проходе, этот процесс обычно сходится.

История

Проект был начат в 1999 году Томашом Грыштаром (польск. Tomasz Grysztar), который на тот момент был студентом. Его исходный код был полностью написан на языке ассемблера TASM. Начиная с версии 0.90 (4 мая 1999) ассемблер fasm стал самодостаточен(его исходный код был адаптирован под родной диалект и собирался самим ассемблером fasm). В марте 2000 года fasm был опубликован в сети Интернет.

Изначально fasm запускался только из 16-разрядного плоского реального режима. Затем была добавлена поддержка 32-разрядности и в дополнение к ней поддержка DPMI. Исходный код был переписан таким образом, чтобы его легко можно было портировать под любую x86 операционную систему, поддерживающую 32-битную адресацию. Он был портирован на Windows, затем на Linux.

Принципы

Fasm стремится использовать минимально возможный набор директив препроцессора, т.е. в предустановленном наборе директив не допускается внедрение новых директив, функциональность которых может быть достигнута имеющимся набором директив. Исключение исторически сложившиеся взаимозаменяемые директивы.

Fasm — многопроходный ассемблер с оптимистическим предсказанием, т.е. на первом же проходе ассемблер делает предположение, что все инструкции принимают свою минимально возможную по размеру форму. Многопроходность также позволяет неограниченно использовать выражения до их объявления.

Fasm не включает в выходной файл объявления не используемых процедур (реализовано посредством макрокоманд).

Содержимое выходного файла зависит только от содержания исходного кода и не зависит от окружения операционной системы или от параметров переданных в командной строке. Для тех кому данный принцип был неудобен для win32 была разработана обертка FA, позволяющая подключить к файлу другой файл не непосредственно в коде, а через командную строку.

Исходный код для fasm может собираться сразу в исполняемый файл, минуя стадии создания промежуточных объектных файлов и их компоновки.

Процесс компиляции

Компиляция исходного кода проходит в несколько изолированных друг от друга стадий.

Приведение выходных данных к запрошенному формату

Блоки выходных данных обрамляются необходимыми для формата заголовками, обрабатываются взаимосвязи данных и заголовков, рассчитываются контрольные суммы, размеры блоков... Генерируется выходной файл.

Формат записи инструкций

Используется Intel-синтаксис записи инструкций.

Единственное существенное отличие от формата, принятого в других ассемблерах (MASM, TASM в режиме совместимости с MASM) — значение ячейки памяти всегда записывается как [label_name], а просто label_name означает адрес (то есть порядковый номер) ячейки. Это позволяет обходиться без ключевого слова offset. Также в fasm при переопределении размера операнда вместо byte ptr пишется просто byte, вместо word ptr — word и т. д. Не позволяется использовать несколько квадратных скобок в одном операнде — таким образом, вместо [bx][si] необходимо писать [bx+si]. Эти изменения синтаксиса привели к более унифицированному и лёгкому для чтения коду.

Пример программы

Пример Windows-программы «Hello, world!», которая выводит это сообщение с помощью функции MessageBox и завершается:

         format  pe gui 4.0
         entry   start
         include 'win32a.inc'

 start:
         invoke  MessageBox,NULL,message,message,MB_OK
         invoke  ExitProcess,0

 message db 'Hello, World!',0

         data    import
         library kernel32,'kernel32.dll',\
                 user32,'user32.dll'
         include 'api/kernel32.inc'
         include 'api/user32.inc'
         end     data

Или так:

         include 'win32ax.inc'
 .code
 main:
         invoke  MessageBox,NULL,'Hello, World!','Fasm message box:',MB_OK
         invoke  ExitProcess,0
 .end main

Усложнённый вариант, с уточнением секций в PE-файле:

         format  pe gui
         entry   start
         include 'win32a.inc'

 section '.data' data readable writeable

 message db      'Hello, World!',0

 section '.code' code readable executable

 start:
         invoke  MessageBox,NULL,message,message,MB_OK
         invoke  ExitProcess,0

 section '.idata' import data readable writeable
         library kernel32,'kernel32.dll',\
                 user32,'user32.dll'
         import  kernel32,\
                 ExitProcess,'ExitProcess'
         import  user32,\
                 MessageBox,'MessageBoxA'

Пример простой консольной программы в формате .COM:

        org      100h

        mov      ah,9h
        mov      dx,hello
        int      21h
        mov      ah,8h
        int      21h
        int      20h

 hello  db       13,10,"Hello, World!$"

Пример простой программы в формате ELF.

format ELF executable 3
entry start

segment readable executable

start:
        mov     eax,4
        mov     ebx,1
        mov     ecx,msg
        mov     edx,msg_size
        int     0x80

        mov     eax,1
        xor     ebx,ebx
        int     0x80

segment readable writeable

msg db 'Hello world!',0xA
msg_size = $-msg

Формат выходных файлов

С помощью директивы format можно указать следующие форматы выходных файлов:

MZ — исполняемые файлы DOS.
PE — исполняемые файлы Windows (консольные, графические приложения и динамические библиотеки).
- PE64 — исполняемые файлы 64-битных версий Windows.
COFF, MS COFF, MS64 COFF — объектные файлы.
ELF, ELF64 — исполняемые файлы в Unix-подобных системах.
ARM — разработка энтузиастов ^[4].
Binary — файлы произвольной структуры. Указав смещение 100h (org 100h), можно получить исполняемый файл формата .COM. Также с помощью format binary можно компилировать файлы данных^[5].

Операционные системы

DOS;
Windows: NT, XP, Vista, 7;
Основанные на Linux — напрямую, через системные вызовы;
FreeBSD;
Другие, основанные на libc (Unix-подобные);
MenuetOS, KolibriOS — не поставляется в стандартном пакете fasm, поставляется вместе с этими операционными системами.

Применение

Операционные системы, написанные на FASM:

DexOS — автор Ville Turijanmaa
MenuetOS — 32- и 64-битные графические операционные системы, автор Ville Turijanmaa
KolibriOS — форк MenuetOS

Компиляторы, использующие FASM как бекэнд ассемблер:

IDE, основанное на FASM:

Fresh — проект, поддерживаемый интернет сообществом, основанный John Found

Поддержка fasm в сторонних программных продуктах

Файл поддержки синтаксиса fasm поставляется вместе с базовым пакетом Vim.

Использование fasm поддерживают многие специализированные IDE, такие как RadASM, WinAsm Studio, Fresh (специально спроектированный под fasm) и т. д.

Примечания

↑ ^1,0 ^1,1 Flat assembler download (англ.). flatassembler.net. Дата обращения: 26 августа 2019. Архивировано 31 августа 2019 года.
↑ Tomasz Grysztar. Flat Assembler Programmer’s Manual (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 мая 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.
↑ Randall Hyde. Which Assembler is the Best? (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 мая 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.
↑ FASM ARM (англ.). flatassembler.net.
↑ Тема на официальном форуме о создании изображений с помощью макросов fasm (англ.). Дата обращения: 26 августа 2019. Архивировано 4 августа 2020 года.

Ссылки

Официальный сайт (англ.). Дата обращения: 26 августа 2019.
Официальный раздел по ARM (англ.). Дата обращения: 26 августа 2019.
Макросы и директивы компилятора fasm (неопр.). Дата обращения: 26 августа 2019.
manual по fasm для новичков (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 26 августа 2019. Архивировано 3 апреля 2019 года.
JaeEditor 1.0 (FASM IDE) (англ.). Дата обращения: 26 августа 2019.

[fasm_download-1] 1,0 ^1,1 Flat assembler download (англ.). flatassembler.net. Дата обращения: 26 августа 2019. Архивировано 31 августа 2019 года.

[manual-2] Tomasz Grysztar. Flat Assembler Programmer’s Manual (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 мая 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.

[whichASSEMBLERIsTheBest-3] Randall Hyde. Which Assembler is the Best? (англ.) (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 мая 2012. Архивировано 31 мая 2012 года.

[fasm_arm-4] FASM ARM (англ.). flatassembler.net.

[boardflatassembler-5] Тема на официальном форуме о создании изображений с помощью макросов fasm (англ.). Дата обращения: 26 августа 2019. Архивировано 4 августа 2020 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Язык ассемблера
IDE	RadASM WinAsm ASMedit Easy Code Fresh GSS Visual Assembler TASM Visual SASM
Трансляторы	GAS fasm NASM MASM RosASM TASM Yasm HLASM GoAsm
Форматы синтаксиса	AT&T-синтаксис Intel-синтаксис