Несколько модулей и линковка

ОБЯЗАТЕЛЬНО

Разработчику

Контекст: NASM → объектный файл ELF → ld или gcc. Linux x86-64. См. Первая программа про цепочку сборки.

---

Несколько модулей - линковка объектников

Один огромный .asm трудно сопровождать. Разделение по смыслу:

• main.asm — точка входа, системные вызовы;
• math.asm — вычисления;
• io.asm — вывод/ввод;
• macros.inc — только макросы (%include), без объектного кода.

Каждый .asm с кодом собирается в отдельный .o. Линкер склеивает объектники и разрешает ссылки "вызвать символ из другого файла".

---

Экспорт и импорт символов

Экспорт — метка видна снаружи модуля:

; math.asm
section .text
global add_u64

add_u64:
    mov rax, rdi
    add rax, rsi
    ret

Разбор:

• section .text переключает вывод в сегмент исполняемого кода.
• global add_u64 экспортирует символ для других объектных файлов.
• Метка add_u64: задаёт точку входа функции.
• По ABI аргументы приходят в RDI и RSI.
• mov rax, rdi кладёт первый аргумент в регистр возврата.
• add rax, rsi добавляет второй аргумент и формирует итог.
• ret возвращает управление вызывающему коду.

Импорт — используем чужую метку:

; main.asm
section .text
global _start
extern add_u64

_start:
    mov rdi, 100
    mov rsi, 23
    call add_u64       ; rax = 123
    ; ...

Разбор:

• global _start объявляет точку входа программы без libc.
• extern add_u64 сообщает линкеру, что реализация функции находится в другом модуле.
• mov rdi, 100 и mov rsi, 23 подготавливают аргументы функции по ABI.
• call add_u64 делает переход и сохраняет адрес возврата на стек.
• После возврата функция оставляет результат в RAX (123 в примере).
• Дальше код может использовать RAX или передать его в syscall/другую функцию.

Правила имен:

• global имя — в одном модуле определение (реализация).
• extern имя — объявление "определено в другом .o".
• Точка входа "голой" программы без libc: global _start и линковка с _start как entry (см. ниже).

---

Сборка и линковка

nasm -f elf64 math.asm -o math.o
nasm -f elf64 main.asm -o main.o
ld math.o main.o -o app

Разбор:

• Первая команда ассемблирует math.asm в объектный файл math.o.
• Вторая команда делает то же для main.asm.
• Ключ -f elf64 задаёт формат объектников под 64-битный ELF.
• Команда ld связывает объектники, разрешает extern/global и создаёт исполняемый файл app.
• На этапе линковки проверяется наличие всех используемых символов.

Или через GCC как драйвер линкера (удобно, если позже подключите C):

gcc -nostdlib math.o main.o -o app

Разбор:

• gcc здесь выступает как удобная обёртка над линкером.
• -nostdlib отключает стандартные runtime-компоненты libc (crt, стандартные библиотеки).
• В итоговый бинарник попадут только переданные объектные файлы и необходимые системные зависимости ядра.
• Такой вариант подходит для программ с _start и прямыми syscall.

-nostdlib — без crt0 и libc; для чистого _start + syscall.

Порядок .o для ld обычно не критичен, если все символы разрешены. Неопределённый символ — ошибка линкера "undefined reference".

---

Данные в разных модулях

Строку можно держать в io.asm:

; io.asm
section .data
global msg
msg db 'OK', 10
msg_len equ $ - msg

Разбор:

• section .data размещает изменяемые/инициализированные данные.
• global msg экспортирует адрес строки для других модулей.
• msg db 'OK', 10 создаёт байты — O, K, перевод строки.
• msg_len equ $ - msg вычисляет длину как разницу текущей позиции и адреса msg.
• equ создаёт константу времени сборки, а не переменную в памяти.
• Поэтому msg_len в таком виде обычно недоступен как внешний символ для линкера.

В main.asm:

extern msg
extern msg_len    ; константа equ не экспортируется как символ — msg_len лучше
                  ; передавать через отдельный global или вычислять в main

Разбор:

• extern msg корректно импортирует символ, который реально существует в таблице символов объектника.
• extern msg_len показывает типичную ошибку: значение из equ обычно не становится линкерным символом.
• Линковка может завершиться ошибкой undefined reference для msg_len.
• Рабочий вариант: хранить длину как отдельные данные (dq) с global, либо вычислять длину в модуле-потребителе.

equ не создаёт символ в объектнике. Для экспорта длины используют global msg_len и msg_len: dq $ - msg или функцию get_msg_len.

Корректный экспорт длины из io.asm:

; io.asm
section .data
global msg, msg_len
msg db 'OK', 10
msg_len dq $ - msg

; main.asm
extern msg, msg_len

section .text
global _start
_start:
    mov rdx, [rel msg_len]   ; длина для syscall write
    lea rsi, [rel msg]       ; адрес буфера
    ; далее: mov rax,1; mov rdi,1; syscall

Разбор:

• msg_len dq $ - msg создаёт реальный символ данных в объектнике, а не константу equ.
• global msg_len делает длину видимой для линкера так же, как и msg.
• extern msg, msg_len в main.asm корректно импортирует оба символа.
• mov rdx, [rel msg_len] читает длину из памяти в регистр третьего аргумента write.
• lea rsi, [rel msg] загружает адрес строки, а не первый байт через mov.
• Такой шаблон безопасен при линковке нескольких модулей.

Минимальный main.asm, связывающий модули и завершающий программу:

Код ITЗагрузка примера кода…

Разбор:

• Сначала вызывается add_u64 с аргументами 40 и 2, результат остаётся в RAX (здесь не используется дальше).
• Затем готовятся регистры для syscall write — номер 1, дескриптор 1, буфер и длина из модуля io.
• mov rdx, [rel msg_len] берёт длину из экспортированного dq, а не из equ.
• Завершающий syscall с rax=60 и rdi=0 завершает процесс.
• Файл показывает полный цикл: вызов функции из другого .o → вывод строки → exit.

---

%include и отдельный .o

Механизм	Результат
%include "file.asm"	один объектный файл, общая область меток
отдельный .asm + global/extern	несколько .o, инкапсуляция, переиспользование

Макросы и константы — в .inc с %include. Подпрограммы с фиксированным ABI — в отдельных .asm.

---

Статические библиотеки

ar rcs libmath.a math.o
gcc -nostdlib main.o -L. -lmath -o app

Разбор:

• ar rcs libmath.a math.o создаёт статическую библиотеку-архив из объектного файла.
• Флаг r добавляет/обновляет объекты, c создаёт архив при отсутствии, s строит индекс символов.
• gcc ... -L. -lmath добавляет текущую папку в путь поиска библиотек и подключает libmath.a.
• Линкер подтягивает из архива только те объектные модули, чьи символы реально нужны.

ar упаковывает .o в архив; линкер вытаскивает нужные объектники по неразрешённым символам.

---

Типичные ошибки линковки

Ошибка	Причина
duplicate symbol	global на одно имя в двух .asm
undefined reference to _start	нет global _start или не тот файл первым
Разные -f elf32 / elf64	смешение 32- и 64-битных объектников
Вызов без совпадения ABI	аргументы не в rdi/rsi/... — см. подпрограммы

---

Дальше

Стык с кодом на C — взаимодействие с C. Разбор готового бинарника — чтение листинга.

---