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RISC-V汇编学习（二）—— 汇编语法

news 来源：原创 2025/5/24 6:52:23

在具体汇编指令和汇编实战之前，还是有必要对RISC-V汇编进行下介绍，我一般称之为RISC-V汇编的“语法”，可能“语法”较少，也相对比较简单的原因，大部分的博主都是一笔带过，但本着循序渐进的原则，还是简单概述下，以便加深认识。

1 汇编“语法”概述

汇编文件一般后缀为.S或.s，.S包含了预处理的语句，.s就是纯粹的汇编语句。

1.1 汇编语句格式

和其他指令架构一样，一个完整的RISC-V汇编程序有多条语句（statement）组成。一条典型的RISC-V汇编语言格式包括：RISC-V指令、操作符、标签以及GNU汇编语法定义。具体即：

[label:] opcode [operands] [;comment] # []内的部分可以省略

label（标签）：GNU汇编中，任何以冒号结尾的标识符都被认为是一个标签，而不一定非要在一行的开始。
opcode （操作码）：操作码部分有以下多种类型
- instruction（指令）：直接对应二进制机器指令的字符串
- pseudo-instruction（伪指令）：一条伪指令在汇编时会生成多条实际的汇编指令，使用伪指令可提高代码的编写效率
- directive（指示/ 伪操作/宏）：通过类似指令的形式（以“.”开头），通知汇编器如何控制代码的产生等，不对应具体的指令.
- macro：采用.macro/.endm自定义的宏
operands（操作数）操作码所需要的的参数，可以是符号、常量或者二者组成的表达式等
comment（注释）：代码注释，一般以"#"或“;”开始到当前行结束；

1.2 简单示例：

# ====== 伪操作（Directive） ======
.macro delay_loop cycles    # 宏定义（Macro）开始
    li   t0, \cycles        # 伪指令（Pseudo-instruction）
1:  addi t0, t0, -1         # 基础指令（Instruction），"1:"为局部标签（Label）
    bnez t0, 1b             # 基础指令（引用局部标签）
.endm                       # 宏定义结束

# ====== 数据段定义 ======
    .data                   # 伪操作（声明数据段）
    .align 2                # 伪操作（对齐控制）
array_data:                 # 全局标签（Label，数据段地址标记）
    .word 0x1234, 0x5678    # 伪操作（定义32位数据）

# ====== 代码段 ======
    .text                   # 伪操作（声明代码段）
    .globl _start           # 伪操作（符号全局化声明）
_start:                     # 全局标签（Label，程序入口）
    la   a0, array_data     # 伪指令（实际展开为auipc+addi）
    lw   a1, 0(a0)          # 基础指令（内存加载）
    
    delay_loop 100          # 宏调用（Macro Expansion）
    
    li   a7, 93            # 伪指令（加载立即数）
    ecall                   # 基础指令（系统调用触发）

说明：

标签（Label）
- 以冒号:结尾的符号（如array_data:）
- 用于标记代码/数据位置，不生成机器码
伪指令（Pseudo-instruction）
- 用户友好的指令别名（如la=Load Address）
- 汇编阶段会展开为实际指令序列
基础指令（Instruction）
- 直接映射到RISC-V ISA的机器码（如addi对应OP-IMM格式）
伪操作（Directive）
- 以.开头的控制命令（如.text）
- 指导汇编器行为，不生成机器码
宏（Macro）
- 通过.macro定义的代码模板
- 调用时展开为预定义的指令序列

2 汇编“语法”说明

前面已经简单示例，基本上已经可以算是入门了解了，下面稍微详细介绍下各部分

2.1 label标签

标签的本质是代表它所在的地址，因此标签可以当作变量或函数来使用。常见的标签分为文本标签和数字标签。
标签只能由a～z，A～Z，0～9，“.”，“_”这些点、字母、数字、下划线等字符组成，除数字标签外，不能以数字开头。

（1）文件标签在程序文件中是全局可见的，所以在定义是不可重复。文本标签通常被作为分支或跳转指令的目标地址，如：

loop：  # 定义一个loop标签
    ...
    j loop # 跳转到loop标签处

（2）数字标签属于一种局部标签，可重复定义，通常用0~9之间的数字定义。在被引用时，数字标签通常需要带上字母“f”或“b”字母后缀，
- f：指示编译器向前搜索，即代码行数增加的方向
- b：指示编译器向后搜索，即代码行数减少的方向
  如：

    j 1f # 向前寻找并跳转至第一个数字为1的标签处
    ...
1:       #数字标签1
    ...
    j 1b # 向后寻找并跳转至第一个数字为1的标签处

2.2 汇编指令和伪指令

汇编程序的最基本元素是指令，指令集是处理器架构的最基本要素。因此RISC-V汇编语言的最基本元素便是一条条的RISC-V指令；除了普通的指令，RISC-V还定义了伪指令以便于用户编写汇编程序。但是这一部分呢，是RISC-V的核心，所以后续将另开一篇介绍。

2.3 伪操作

伪操作通常以“.”开头，在汇编程序中的作用是指导汇编器处理汇编程序的行为，仅在汇编过程中起作用。

（1）.file filename
.file 伪操作，指示汇编器该汇编程序的逻辑文件名
（2）.global symbol_name或.globl symbol_name
.global和.globl伪操作，用于定义一个全局的符号，使得其他文件也可调用该symbol_name
（3）.local symbol_name
.local伪操作，用于定义局部符号，使得该symbol_name对其他文件不可见
（4）.weak symbol_name
在汇编程序中，符号的默认属性为强（strong），.weak伪操作用于设置符号的属性为弱（weak）
（5）.type name，type description
.type伪操作用于定义符号的类型。如“.type symbol,@function”表示将名为symbol的符号定义为一个函数（function）
（6）.align integer
.align伪操作，用于定义接下来的地址按照2的integer次方对齐。如“.align 2”表示按照4字节对齐。
（7）.byte expression [,expression]*
.byte伪操作将从当前PC地址处开始分配若干个字节（byte）的空间，每个字节填充的值由分号分隔开的expression指定。
（8） .float 或者 .double expression [, expression]*
- （1）.float伪操作将从当前PC地址处开始分配若干个单精度浮点数（32位）的空间，每个单精度浮点数填充的值由分号分隔开的expression指定。空间分配的地址一定与32位对齐。
- （2）.double伪操作将从当前PC地址处开始分配若干个双精度浮点数（64位）的空间，每个双精度浮点数填充的值由分号分隔开的expression指定。空间分配的地址一定与64位对齐。
（9）.section name [,subsection]
.section伪操作指示将接下来的代码汇编链接到名为name的段中（Section），还可以指定可选的子段（Subsection），常见的段有.text、.data、.bss.
- “.section .text” 将接下来的代码汇编链接到.text段中
- “.section .data” 将接下来的代码汇编链接到.data段中
- “.section .bss” 将接下来的代码汇编链接到.bss段中
（10）.macro和.endm宏定义

.macro和.endm用于定义宏，可以将一段汇编代码定义为一个宏（可以类比于C的宏函数）使用方式如下：
.macro mutil_add a,b,c  #定义一个名为mutil_add的宏，参数为a、b、c
add t0,a,b              #将a和b相加，值写入t0寄存器
add c,c,t0              #加t0和c相加，值写入c
.endm                   #宏定义结束

mutil_add x1,x2,x3      #调用mutil_add

还有更多比如：.half .word .option等等，不再详细一一列举了，使用到或者感兴趣，可以自行搜索学习。

关于RISC-V的基本语法格式介绍完毕，后续在汇编实战中使用到时再做学习。

参考
RISC-V （二）汇编语言编程
RISC-V嵌入式开发入门篇2：RISC-V汇编语言程序设计（上）
RISC-V嵌入式开发入门篇2：RISC-V汇编语言程序设计（中）
RISC-V嵌入式开发入门篇2：RISC-V汇编语言程序设计（下）