汇编语言 - 宏

宏（Macro）是 NASM 提供的一种代码复用机制，它允许你在编译时展开代码模板，减少重复编写相似代码的需求。

什么是宏

宏（Macro）是一种编译时文本替换机制，由汇编器的预处理器在编译前展开。

与过程（Procedure）不同，宏不会有 CALL/RET 开销——每次使用宏时，编译器直接将宏的内容复制到使用位置。

宏不是函数调用，没有栈帧开销；但可执行文件体积会更大，因为每次展开都会复制一份代码。

单行宏：%define

%define 是单行宏，语法简单：

实例

; 单行宏示例

; 定义常量
%define MAX_SIZE 256
%define APP_NAME 'runoob'

; 定义带参数的宏（宏函数）
%define mul_by_2(x) (x * 2)
%define sum3(a, b, c) ((a) + (b) + (c))

section .text
global _start

_start:
mov eax, MAX_SIZE ; eax = 256
mov eax, mul_by_2(10) ; eax = (10 * 2) = 20
mov eax, sum3(1, 2, 3) ; eax = ((1)+(2)+(3)) = 6

; 重新定义（%define 可以改变）
%define MAX_SIZE 512
mov eax, MAX_SIZE ; eax = 512

; 取消定义
%undef MAX_SIZE
; mov eax, MAX_SIZE ; 错误：MAX_SIZE 未定义

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80

%define 宏展开时是纯文本替换。例如 mul_by_2(2+3) 展开为 (2+3 * 2)，由于运算符优先级，结果不是 10 而是 8。这就是宏参数一定要加括号的原因。

多行宏：%macro / %endmacro

%macro 用于定义包含多条指令的复杂宏：

实例

; 文件路径：macro_multi.asm
; 多行宏示例

; 宏定义：退出程序
; 参数 argc：宏接受多少个参数
%macro exit_program 1
mov eax, 1 ; sys_exit
mov ebx, %1 ; 第 1 个参数作为退出码
int 0x80
%endmacro

; 宏定义：打印字符串
; 接受 2 个参数：字符串地址、长度
%macro print_string 2
push eax
push ebx
push ecx
push edx
mov eax, 4 ; sys_write
mov ebx, 1 ; stdout
mov ecx, %1 ; 字符串地址
mov edx, %2 ; 字符串长度
int 0x80
pop edx
pop ecx
pop ebx
pop eax
%endmacro

section .data
msg db 'Hello, RUNOOB!', 0xA
msg_len equ $ - msg

section .text
global _start

_start:
print_string msg, msg_len ; 使用宏打印消息
print_string msg, msg_len ; 再次调用
exit_program 0 ; 退出程序

宏参数的高级用法

NASM 宏支持默认参数、参数计数和条件展开：

实例

; 高级宏参数示例

; 带默认参数的宏（参数范围 2-3）
%macro debug_print 2-3 1 ; 至少 2 个参数，最多 3 个，第 3 个默认 = 1
%if %3 = 1 ; 如果第 3 个参数 = 1（debug 模式开启）
push eax
push ebx
push ecx
push edx
mov eax, 4
mov ebx, 1
mov ecx, %1
mov edx, %2
int 0x80
pop edx
pop ecx
pop ebx
pop eax
%endif
%endmacro

; 不定数量参数的宏
%macro push_registers 1-* ; 1 到任意多个参数
%rep %0 ; %0 是参数个数
push %1 ; 展开第1个
%rotate 1 ; 向左旋转参数列表
%endrep
%endmacro

section .text
global _start

_start:
; 使用 push_registers 保存多个寄存器
push_registers eax, ebx, ecx, edx
; 展开为：
; push eax
; push ebx
; push ecx
; push edx

; 对应地弹出
pop edx
pop ecx
pop ebx
pop eax

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80

宏中的局部标签

宏中使用 %%label 定义局部标签，避免多次展开时标签冲突：

实例

; 宏中的局部标签

; 比较两个值并设置最小值
%macro min_val 2
mov eax, %1
mov ebx, %2
cmp eax, ebx
jle %%skip ; ★ 局部标签，每次展开会生成唯一名
mov eax, ebx
%%skip:
%endmacro

; 如果不使用局部标签，展开两次后会出现重复的 skip 标签
section .text
global _start

_start:
min_val 10, 5 ; eax = 5
min_val eax, 3 ; eax = 3

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80

普通标签在宏中展开两次会导致标签重名错误。局部标签 %%label 让 NASM 每次展开都生成唯一的标签名（如 ..@0001.skip），避免冲突。

宏与过程的对比

特性	宏（Macro）	过程（Procedure）
实现方式	编译时文本展开	运行时 CALL/RET
执行开销	无调用开销（直接内联）	有 CALL/RET 开销（约几个时钟周期）
代码大小	每次展开增加体积	一份代码多次调用
参数类型	任意文本（寄存器、立即数、内存）	运行时值
调试	难（展开后无痕迹）	易（有函数调用栈）
适用场景	短小频繁调用、类型灵活的代码	复杂逻辑、代码量大的函数

条件编译：%if / %elif / %else / %endif

宏预处理器支持条件编译，可以根据符号定义选择生成不同的代码：

实例

; 文件路径：cond_compile.asm
; 条件编译示例：调试和发布模式

%define DEBUG 1 ; 1=调试模式, 0=发布模式

section .data
msg db 'Program running...', 0xA
msg_len equ $ - msg
debug_msg db '[DEBUG] Entering function', 0xA
debug_len equ $ - debug_msg

section .text
global _start

_start:
%if DEBUG = 1
; 调试模式：输出调试信息
mov eax, 4
mov ebx, 1
mov ecx, debug_msg
mov edx, debug_len
int 0x80
%endif

; 正常业务逻辑
mov eax, 4
mov ebx, 1
mov ecx, msg
mov edx, msg_len
int 0x80

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 0x80

条件编译常用场景：

场景	示例
调试/发布切换	`%if DEBUG` / `%else` / `%endif`
平台适配	`%ifdef LINUX` / `%ifdef WINDOWS`
功能开关	通过符号存在与否控制特性

%rep 重复块

%rep 用于生成重复的代码或数据：

实例

; %rep 重复块示例

section .data
; 生成 256 字节的查找表
; 0, 1, 4, 9, 16, 25, ...（平方数表）
%assign i 0
; 这里不能用 %rep 生成平方表来进行复杂计算
; 简单示例：生成 0-9 的 ASCII 表
digits: db '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'

section .text
global _start

_start:
; %rep 在代码中重复指令
mov eax, 0
%rep 5 ; 重复 5 次
inc eax ; eax 每次加 1
%endrep
; eax = 5

mov ebx, eax
mov eax, 1
int 0x80

过度使用宏会让代码难以阅读和调试。当宏体超过 10 行时，考虑改为过程调用。在性能敏感的热路径中，短小宏的内联效果才有明显好处。

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