在64位系统上组装32位二进制文​​件（GNU工具链）

时间：2016-04-26 10:13:57

标签： linux assembly build x86 att

我编写了可以编译的汇编代码：

$(function() {
  $('input[type="checkbox"]').on('change', function() {
    var isCheck1Checked = $('.check1').prop('checked');
    var isCheck2Checked = $('.check2').prop('checked');
    var isCheck3Checked = $('.check3').prop('checked');
    var text, c = 0;
    if (!isCheck1Checked && !isCheck2Checked && !isCheck3Checked) {
      text = '';
    } else if (isCheck1Checked && isCheck2Checked && isCheck3Checked) {
      text = "The height is 2500px";
      c = 300;
    } else if ((isCheck1Checked && isCheck2Checked) || (isCheck2Checked && isCheck3Checked) || (isCheck1Checked && isCheck3Checked) && !(    isCheck1Checked && isCheck2Checked && isCheck3Checked)) {
      text = "The height is 2000px";
      c = 200;
    } else {
      text = "The height is 1500px";
      c = 50;
    }

    var oldHeight = parseInt($('.target').css('height'));
    $('.target').css('height', oldHeight + c + 'px');
  });
});

当我链接power.o目标文件时出现问题：

as power.s -o power.o

为了在64位操作系统（Ubuntu 14.04）上运行，我在ld power.o -o power 文件的开头添加了.code32，但是我仍然收到错误：

分段错误（核心转储）

power.s：

power.s

2 个答案:

答案 0 :(得分：13)

TL：DR ：使用gcc -m32。

.code32 不更改输出文件格式，这就决定了程序运行的模式。由您决定不尝试在64位模式下运行32位代码。 .code32用于组装您可能想要作为数据的“外部”机器代码，或者用于在共享内存段中导出。如果这不是您正在做的事情，请避免使用它，以便当您在错误模式下构建.S时，如果它有任何push或pop指令，则会出现构建时错误示例

建议：对手写汇编程序使用.S扩展名。 （gcc foo.S将在as之前通过C预处理器运行它，因此您可以#include带有系统调用号的标头（例如）。此外，它区别于.s编译器输出（来自gcc foo.c -O3 -S）。

要构建32位二进制文​​件，请使用以下命令之一

gcc -g foo.S -o foo -m32 -nostdlib -static  # static binary with absolutely no libraries or startup code
                       # -nostdlib by itself makes static executables on Linux, but not OS X.

gcc -g foo.S -o foo -m32                  # dynamic binary including the startup boilerplate code.  Use with code that defines a main() but not a _start

Documentation for nostdlib, -nostartfiles, and -static

使用_start中的libc函数（参见本答案的结尾部分）

某些功能（如malloc(3)）或stdio功能（包括printf(3)）取决于正在初始化的某些全局数据（例如FILE *stdout及其实际指向的对象）。

gcc -nostartfiles省略了CRT _start样板代码，但仍然链接libc（默认情况下动态）。在Linux上，共享库可以具有初始化程序部分，在加载它们之前由动态链接程序运行，然后跳转到_start入口点。 因此gcc -nostartfiles hello.S仍可让您拨打printf 。对于动态可执行文件，内核在其上运行/lib/ld-linux.so.2而不是直接运行它（使用readelf -a查看二进制文件中的“ELF解释器”字符串）。当您的_start最终运行时，并非所有寄存器都将归零，因为动态链接器会在您的进程中运行代码。

但是， gcc -nostartfiles -static hello.S会链接，但会在运行时崩溃，如果您调用printf或其他内容而不调用glibc的内部初始化函数。 （见Michael Petch的评论）。

当然，您可以将.c，.S和.o文件的任意组合放在同一命令行中，以将它们全部链接到一个可执行文件中。如果您有任何C，请不要忘记-Og -Wall -Wextra：您不希望在调用编译器可能已警告过您的C语言中出现问题时调试您的asm。

使用-v让gcc显示它运行以组装和链接的命令。 “手动”：

as foo.S -o foo.o -g --32 &&      # skips the preprocessor
ld -o foo foo.o  -m elf_i386

file foo
foo: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped

gcc -nostdlib -m32比as和ld（--32和-m elf_i386）的两个不同选项更容易记忆和输入。此外，它适用于所有平台，包括可执行格式不是ELF的平台。 （但是Linux示例在OS X上不起作用，因为系统调用数字不同，或者在Windows上，因为它甚至不使用int 0x80 ABI。）

NASM / YASM

gcc无法处理NASM语法。 （-masm=intel更像MASM而不是NASM语法，您需要offset symbol来获取地址作为立即数。当然，指令也不同（例如.globl vs global）。

您可以使用nasm或yasm进行构建，然后将.o与上面的gcc或ld直接相关联。

我使用包装器脚本来避免使用三个不同的扩展名重复键入相同的文件名。 （nasm和yasm默认为file.asm - ＆gt; file.o，与GNU的默认输出a.out不同）。与-m32一起使用它来汇编和链接32位ELF可执行文件。并非所有操作系统都使用ELF，因此该脚本的可移植性低于使用gcc -nostdlib -m32进行链接的可能性。

#!/bin/sh
# usage: asm-link [-q] [-m32] foo.asm  [assembler options ...]
# Just use a Makefile for anything non-trivial.  This script is intentionally minimal and doesn't handle multiple source files

verbose=1                       # defaults
fmt=-felf64
#ldopt=-melf_i386

while getopts 'm:vq' opt; do
    case "$opt" in
        m)  if [ "m$OPTARG" = "m32" ]; then
                fmt=-felf32
                ldopt=-melf_i386
            fi
            if [ "m$OPTARG" = "mx32" ]; then
                fmt=-felfx32
                ldopt=-melf32_x86_64
            fi
            # default is -m64
            ;;
        q)  verbose=0 ;;
        v)  verbose=1 ;;
    esac
done
shift "$((OPTIND-1))"   # Shift off the options and optional --

src=$1
base=${src%.*}
shift

[ "$verbose" = 1 ] && set -x    # print commands as they're run, like make

#yasm "$fmt" -Worphan-labels -gdwarf2 "$src" "$@" &&
nasm "$fmt" -Worphan-labels -g -Fdwarf "$src" "$@" &&
    ld $ldopt -o "$base" "$base.o"

# yasm -gdwarf2 includes even .local labels so they show up in objdump output
# nasm defaults to that behaviour of including even .local labels

# nasm defaults to STABS debugging format, but -g is not the default

我更喜欢yasm有几个原因，包括它默认使用long - nop而不是填充许多单字节nop。这会导致混乱的反汇编输出，以及如果nops运行会变慢。 （在NASM中，您必须使用smartalign宏包。）

示例：使用_start

中的libc函数的程序 
# hello32.S

#include <asm/unistd_32.h>   // syscall numbers.  only #defines, no C declarations left after CPP to cause asm syntax errors

.text
#.global main   # uncomment these to let this code work as _start, or as main called by glibc _start
#main:
#.weak _start

.global _start
_start:
        mov     $__NR_gettimeofday, %eax  # make a syscall that we can see in strace output so we know when we get here
        int     $0x80

        push    %esp
        push    $print_fmt
        call   printf

        #xor    %ebx,%ebx                 # _exit(0)
        #mov    $__NR_exit_group, %eax    # same as glibc's _exit(2) wrapper
        #int    $0x80                     # won't flush the stdio buffer

        movl    $0, (%esp)   # reuse the stack slots we set up for printf, instead of popping
        call    exit         # exit(3) does an fflush and other cleanup

        #add    $8, %esp     # pop the space reserved by the two pushes
        #ret                 # only works in main, not _start

.section .rodata
print_fmt: .asciz "Hello, World!\n%%esp at startup = %#lx\n"

$ gcc -m32 -nostdlib hello32.S
/tmp/ccHNGx24.o: In function `_start':
(.text+0x7): undefined reference to `printf'
...
$ gcc -m32 hello32.S
/tmp/ccQ4SOR8.o: In function `_start':
(.text+0x0): multiple definition of `_start'
...

在运行时失败，因为没有调用glibc init函数。根据Michael Petch的评论，（__libc_init_first，__dl_tls_setup和__libc_csu_init按顺序排列。其他libc实现存在，包括MUSL，用于静态链接并且无需初始化调用即可工作。）

$ gcc -m32 -nostartfiles -static hello32.S     # fails at run-time
$ file a.out
a.out: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=ef4b74b1c29618d89ad60dbc6f9517d7cdec3236, not stripped
$ strace -s128 ./a.out
execve("./a.out", ["./a.out"], [/* 70 vars */]) = 0
[ Process PID=29681 runs in 32 bit mode. ]
gettimeofday(NULL, NULL)                = 0
--- SIGSEGV {si_signo=SIGSEGV, si_code=SI_KERNEL, si_addr=0} ---
+++ killed by SIGSEGV (core dumped) +++
Segmentation fault (core dumped)

您也可以gdb ./a.out，然后运行b _start，layout reg，run，看看会发生什么。

$ gcc -m32 -nostartfiles hello32.S             # Correct command line
$ file a.out
a.out: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux.so.2, BuildID[sha1]=7b0a731f9b24a77bee41c13ec562ba2a459d91c7, not stripped

$ ./a.out
Hello, World!
%esp at startup = 0xffdf7460

$ ltrace -s128 ./a.out > /dev/null
printf("Hello, World!\n%%esp at startup = %#lx\n", 0xff937510)      = 43    # note the different address: Address-space layout randomization at work
exit(0 <no return ...>
+++ exited (status 0) +++

$ strace -s128 ./a.out > /dev/null        # redirect stdout so we don't see a mix of normal output and trace output
execve("./a.out", ["./a.out"], [/* 70 vars */]) = 0
[ Process PID=29729 runs in 32 bit mode. ]
brk(0)                                  = 0x834e000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
....   more syscalls from dynamic linker code
open("/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
mmap2(NULL, 1814236, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0xfffffffff7556000    # map the executable text section of the library
... more stuff
# end of dynamic linker's code, finally jumps to our _start

gettimeofday({1461874556, 431117}, NULL) = 0
fstat64(1, {st_mode=S_IFCHR|0666, st_rdev=makedev(1, 3), ...}) = 0  # stdio is figuring out whether stdout is a terminal or not
ioctl(1, SNDCTL_TMR_TIMEBASE or SNDRV_TIMER_IOCTL_NEXT_DEVICE or TCGETS, 0xff938870) = -1 ENOTTY (Inappropriate ioctl for device)
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xfffffffff7743000      # 4k buffer for stdout
write(1, "Hello, World!\n%esp at startup = 0xff938fb0\n", 43) = 43
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

如果我们使用_exit(0)，或使sys_exit系统使用int 0x80，the write(2) wouldn't have happened自行调用。将stdout重定向到非tty时，默认为全缓冲（不是行缓冲），因此write(2)仅由fflush(3)作为exit(3)的一部分触发。如果没有重定向，使用包含换行符的字符串调用printf(3)将立即刷新。

根据stdout是否是一个终端，表现不同可能是可取的，但只有你故意这样做，而不是错误。

答案 1 :(得分：1)

我正在学习x86汇编程序（在64位Ubuntu 18.04上），并且有一个完全相同的示例（它来自从头开始编程，在第4章[{http://savannah.nongnu.org/projects/pgubook/]中。）

闲逛后，我发现以下两行已组装并链接起来：

as power.s -o power.o --32  
ld power.o -o power -m elf_i386

这些告诉计算机您仅使用32位（尽管使用64位体系结构）。

如果要使用gdb debugging，请使用汇编行：

as --gstabs power.s -o power.o --32.

.code32似乎不必要。

我还没有按照您的方式尝试过，但是gnu汇编程序（gas）似乎也可以： .globl start
  ＃（即全局中没有'a'）。

此外，我建议您可能要保留原始代码中的注释，因为似乎建议在汇编中大量注释。 （即使您是唯一查看代码的人，如果几个月或几年后再查看代码，也会更容易弄清自己在做什么。）

很高兴知道如何更改它以使用64-bit R*X和RBP，RSP寄存器。

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