讲一个故事说明使用汇编语言的必要性

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有一天，有一个程序员叫做 Bob，他写了一个用 Go 语言实现的阶乘函数。但是，当数据规模变大时，运行速度非常慢。于是，他的老板让他改成用汇编语言实现。Bob 很不情愿，但还是学习了汇编语言，并写出了一个能跑得飞快的阶乘函数。

最后，Bob 成为了一名出色的汇编程序员，并因为他的阶乘函数而获得了巨大的成功。他明白，汇编语言可以让他的程序更快、更简洁。

所以，如果你想写出高效、简洁的程序，就要学习汇编语言。

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咱们先从简单的入手，用 Go 实现一个完整的阶乘函数：

package main


import "fmt"


func factorial(n int) int {
    result := 1
    for i := 1; i <= n; i++ {
        result *= i
    }
    return result
}


func main() {
    fmt.Println(factorial(5))  // Output: 120
}

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接下来，我们把 factorial 函数转换成汇编语言。

首先，我们要在 Go 代码里将 factorial 函数的函数体移除，只包含函数定义（声明），这告诉 Go 编译器，该函数会在另一个文件里由汇编实现。

package main


import "fmt"


func factorial(n int) int


func main() {
    fmt.Println(factorial(5))
}

然后，我们新建一个文件 fac.s，内容如下：

TEXT ·factorial(SB), $0-8
    MOVQ n+0(FP), CX
    MOVQ $1, DX
LOOP:
    IMULQ CX, DX
    DECQ CX
    JNZ LOOP
    MOVQ DX, result+8(FP)
    RET

编译运行：

$ go run .

120

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这段代码是一个用汇编语言实现的阶乘函数。它的作用是计算给定数字 n 的阶乘。

它的实现方式是使用一个无限循环来计算阶乘。在循环的每一次迭代中，它将结果与当前的数字相乘，然后将当前的数字减 1。最后，它将结果存储到 result 变量中，并退出函数。

接下来咱们逐句分析这段代码：

TEXT ·factorial(SB), $0-8
1. TEXT 表示这个方法在 TEXT 段中
2. · 是Unicode的「中点」（中文输入法，1左边的按键），前面省略了包名，表示这是 main 包的 factorial 函数
3. SB 是 stack base pointer，Go ASM 中的「伪寄存器」（不是硬件寄存器），大致等同于程序的起始地址
4. $0-8：0 表示这个函数没有局部变量，8 表示返回值占用8个字节
MOVQ n+0(FP), CX
1. MOVQ 的 Q 表示 8 个字节
2. n+0(FP) 表示变量 n 在 FP（Frame Pointer，伪寄存器，表示这个函数的栈帧起始位置） + 0 的位置（即第一个参数）。注意 Go ASM 要求形式上必须是「变量名+偏移量(FP)」这个写法，但是变量名n没有实际意义，只是用来助记。
3. CX 即 x86/x86_64 的 CX（16bit），ECX（32bit），RCX（64bit）寄存器，具体多长取决于前面的指令（MOVQ是64bit）
4. 这句的意思是把第一个参数的值写入 RCX
MOVQ $1, DX
1. $1：$开头的是立即数
2. 这句的意思是给 RDX 赋值为 1
IMULQ CX, DX
1. DX = DX * CX
DECQ CX
1. CX = CX - 1
JNZ LOOP
1. JNZ: Jump if Not Zero
2. 当CX 不等于 0 时跳转到 LOOP
MOVQ DX, result+8(FP)
1. 将 RDX 的值写入到 FP+8 的位置。
RET
1. 返回到调用方。