创建常量跳转表; Xcode的;铛; ASM

时间：2015-09-18 01:39:45

标签： xcode assembly switch-statement clang jump-table

当我尝试在我的asm程序中为iphone（arm64）创建跳转表时，我有一个非常奇怪的问题：

.globl my_func
my_func:
...
//jump (switch) table
.L.f_switch:
    .short .L.case0 - .L.f_switch
    .short .L.case1 - .L.f_switch
    ...
.L.case0:
//some case code
...
.L.case1:
//other case code

编译后，此表由零填充，而不是实际值。可以通过转储编译的目标文件来看到它。

(__TEXT,__text) section
_my_func:
0000000000000000    adr x4, #16
0000000000000004    ldrh    w5, [x4, x3, lsl #1]
0000000000000008    add x4, x4, w5, uxth
000000000000000c    br  x4
.L.f_switch:
0000000000000010    .long   0x00000000
0000000000000014    .long   0x00000000
0000000000000018    .long   0x00000000
000000000000001c    nop

如何解决？

2 个答案:

答案 0 :(得分：1)

我相信你所观察到的条目设置为0与重定位有关。编译器可以发出链接器最终将解析的重定位信息。为此，我创建了这个小样本程序：

test.s 

.text
.align 4
.globl _main
_main:
    adr  x0, .L.f_switch
    ldr  w1, [x0, x1, LSL#2]
    add  x0, x0, x1
    br   x0

.L.f_switch:
    .word  .L.case0 - .L.f_switch
    .word  .L.case1 - .L.f_switch
    .word  .L.case2 - .L.f_switch

.L.case0:
    nop

.L.case1:
    nop

.L.case2:
    nop

    ret

我正在使用XCode 7并且clang报告clang --version的此版本信息：

Apple LLVM version 7.0.0 (clang-700.0.72)
Target: x86_64-apple-darwin14.5.0
Thread model: posix

为了简化命令行的操作，我将环境变量设置为指向我的iPhone SDK：

export ISYSROOT="/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/"

第一个实验是将test.s编译为test.o。我用这个命令：

clang -x assembler  -arch arm64 test.s -o test.o -c

现在，如果我使用{/ p>转储带otool的test.o 

otool -drGtv test.o

我明白了：

test.o:
Data in code table (0 entries)
offset     length kind
Relocation information (__TEXT,__text) 6 entries
address  pcrel length extern type    scattered symbolnum/value
00000018 False long   True   SUB     False     .L.f_switch
00000018 False long   True   UNSIGND False     .L.case2
00000014 False long   True   SUB     False     .L.f_switch
00000014 False long   True   UNSIGND False     .L.case1
00000010 False long   True   SUB     False     .L.f_switch
00000010 False long   True   UNSIGND False     .L.case0
(__TEXT,__text) section
_main:
0000000000000000        adr     x0, #16
0000000000000004        ldr     w1, [x0, x1, lsl #2]
0000000000000008        add      x0, x0, x1
000000000000000c        br      x0
.L.f_switch:
0000000000000010        .long   0x00000000
0000000000000014        .long   0x00000000
0000000000000018        .long   0x00000000
.L.case0:
000000000000001c        nop
.L.case1:
0000000000000020        nop
.L.case2:
0000000000000024        nop
0000000000000028        ret

编译器（汇编程序）为等式的两个部分（.L.case#和.L.F_switch）发出了00000010,00000014和00000018的重定位条目。表本身充满了占位符零。解析重定位将是链接器的工作。我可以手动链接上面的test.o命令，如：

ld  -demangle -dynamic -arch arm64 -iphoneos_version_min 5.0.0 -syslibroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk/ -o test -L/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS.sdk//usr/lib/system test.o -lSystem /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin/../lib/clang/7.0.0/lib/darwin/libclang_rt.ios.a

我现在可以使用otool使用如下命令转储最终的可执行文件：

otool -drGtv test

获得此输出：

test:
Data in code table (0 entries)
offset     length kind
(__TEXT,__text) section
_main:
0000000100007f80        adr     x0, #16
0000000100007f84        ldr     w1, [x0, x1, lsl #2]
0000000100007f88        add      x0, x0, x1
0000000100007f8c        br      x0
.L.f_switch:
0000000100007f90        .long   0x0000000c
0000000100007f94        .long   0x00000010
0000000100007f98        .long   0x00000014
.L.case0:
0000000100007f9c        nop
.L.case1:
0000000100007fa0        nop
.L.case2:
0000000100007fa4        nop
0000000100007fa8        ret

请注意，所有重定位都已由最终可执行文件中的链接器解析。

或者，我可以在一个步骤中编译和链接以使用如下命令生成可执行文件test：

clang -x assembler  -arch arm64 -L$ISYSROOT/usr/lib/system --sysroot=$ISYSROOT test.s -o test

我将其拆分以显示目标文件的外观，然后在链接后显示生成的可执行文件。

答案 1 :(得分：0)

首先，我要感谢Michael Petch对本次讨论的贡献，这非常有帮助。

其次，我想强调跳转表中大小的数据很重要。 Clang与'.word'（4字节）偏移没有任何问题。虽然使用其他'.byte'（1 Byte）或'.short'/'。hword'（2 Byte）偏移量时会遇到麻烦。

测试1. 数据类型为'.short'（2字节）。

my_func:
...
//jump (switch) table
.L.f_switch:
    .short .L.case0 - .L.f_switch
    .short .L.case1 - .L.f_switch
    ...
.L.case0:
//some case code
...
.L.case1:
//other case code

转储是：

Relocation information (__TEXT,__text) 10 entries
address  pcrel length extern type    scattered symbolnum/value
00000018 False word   True   SUB     False     .L.f_switch
00000018 False word   True   UNSIGND False     .L.case4
00000016 False word   True   SUB     False     .L.f_switch
00000016 False word   True   UNSIGND False     .L.case3
00000014 False word   True   SUB     False     .L.f_switch
00000014 False word   True   UNSIGND False     .L.case2
00000012 False word   True   SUB     False     .L.f_switch
00000012 False word   True   UNSIGND False     .L.case1
00000010 False word   True   SUB     False     .L.f_switch
00000010 False word   True   UNSIGND False     .L.case0

(__TEXT,__text) section
_my_func:
0000000000000000 adr x4, #16
0000000000000004 ldrh w5, [x4, x3, lsl #1]
0000000000000008 add x4, x4, w5, uxth
000000000000000c br x4
.L.f_switch:
0000000000000010 .long 0x00000000
0000000000000014 .long 0x00000000
0000000000000018 .long 0x00000000
000000000000001c nop
到目前为止，迈克尔在答案中描述的一切都在进行（除了预留2个字节的偏移实体）

该链接器返回错误后：

in section __TEXT,__text reloc 0: ARM64_RELOC_SUBTRACTOR must have r_length of 2 or 3 for architecture arm64

请注意，如果使用 4字节实体，则不会出现任何错误。



测试2。可以视为解决方法。

    .set case_0,     .L.case0 - .L.f_switch
    .set case_1,     .L.case1 - .L.f_switch
    .set case_2,     .L.case2 - .L.f_switch
    ...

.L.f_switch:
    .hword  case_0
    .hword  case_1
    .hword  case_2
    ...

这种方法的转储是：

(__TEXT,__text) section
_my_func:
0000000000000000 adr x4, #16
0000000000000004 ldrh w5, [x4, x3, lsl #1]
0000000000000008 add x4, x4, w5, uxth
000000000000000c br x4
.L.f_switch:
0000000000000010 .long 0x01200020
0000000000000014 .long 0x06900240
0000000000000018 .long 0x00000cc0
000000000000001c nop

正如您所看到的，编译器通过右偏移值直接填充跳转表。因此，没有重定位信息和链接器的任何问题。


另外，我想提请注意以下事实。

  • GNU GCC编译器为“Test 1”和“Test 2”代码生成“Test 2”（带填充跳转表）的结果。
  • 如果表中的偏移量无法在当前数据类型中拟合，则GNU GCC编译器会生成错误。例如，使用1字节数据类型＆amp; offset大于255.在这种情况下，Clang不会产生任何错误，因此程序员应该手动控制它。
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