Question

[bits 32]
    global _start

    section .data
    str_hello       db  "HelloWorld", 0xa
    str_hello_length    db      $-str_hello

    section .text

    _start:

        mov ebx, 1              ; stdout file descriptor
        mov ecx, str_hello      ; pointer to string of characters that will be displayed        
        mov edx, [str_hello_length] ; count outputs Relative addressing
        mov eax, 4              ; sys_write
        int 0x80                ; linux kernel system call

        mov ebx, 0  ; exit status zero
        mov eax, 1  ; sys_exit
        int 0x80    ; linux kernel system call

这里的基本要点是我需要将hello字符串的长度传递给linux的sys_write系统调用。现在，我很清楚我可以使用EQU并且它可以正常工作，但我真的想了解这里发生了什么。

所以，基本上当我使用EQU时，它会加载值，这很好。

str_hello_length equ $-str_hello
...
...
mov edx, str_hello_length

但是，如果我将此行用于DB

str_hello_length db $-str_hello
...
...
mov edx, [str_hello_length]     ; of course, without the brackets it'll load the address, which I don't want. I want the value stored at that address

而不是像我期望的那样在该地址加载值，汇编器输出RIP相对寻址，如gdb调试器中所示，我只是想知道为什么。

mov    0x6000e5(%rip),%edx        # 0xa001a5

现在，我尝试使用eax寄存器（然后将eax移动到edx），但后来我遇到了另一个问题。我最终得到了一个分段错误，如gdb中所述：

movabs 0x4b8c289006000e5,%eax

显然，不同的寄存器产生不同的代码。我想我需要以某种方式截断高32位，但我不知道该怎么做。

虽然有点找到了“解决方案”，但它是这样的：用str_hello_length的地址加载eax，然后加载eax指向的地址内容，一切都是hunky dory。

mov eax, str_hello_length       
mov edx, [eax]  ; count


; gdb disassembly
mov    $0x6000e5,%eax
mov    (%rax),%edx

显然试图从mem地址间接加载一个值产生不同的代码？我真的不知道。

我只需要帮助理解这些指令的语法和操作，这样我就可以更好地理解为什么如何加载有效地址。是的，我想我可以转换到EQU，并以我的快乐方式，但我真的觉得我不能继续，直到我理解数据库声明发生了什么，并从它的地址加载。

Answer 1

答案是不是。 x86-64在32位仿真模式下没有RIP相对寻址（这应该是显而易见的，因为RIP不存在于32位中）。正在发生的事情是，nasm正在编译一些你试图以64位运行的可爱的32位操作码。 GDB将您的32位操作码拆分为64位，并告诉您在64位中，这些字节意味着RIP相对的mov。 x86-64上的64位和32位操作码与硅片中的常见解码逻辑重叠很多，你会感到困惑，因为GDB反汇编的代码看起来类似于你写的32位代码，但实际上你只是在处理器上扔垃圾字节。

这与nasm没有任何关系。您正在使用错误的体系结构进行处理。要么在32位进程中使用32位nasm，要么为[BITS 64]编译汇编代码。

Answer 2

您要求汇编程序以32位模式（bits 32）为目标，但是您将该32位机器代码放入64位目标文件中，然后查看当您发生的情况时会发生什么将其反汇编为x86-64机器码。

所以你看到了x86-32和x86-64中指令编码的区别。即当您将32位机器代码解码为64位时会发生这种情况。

mov 0x6000e5(%rip),%edx # 0xa001a5

在这种情况下，关键的一点是32位x86有两种冗余方式来编码32位绝对地址（没有寄存器）：有或没有SIB字节。 32位模式没有RIP相关（或EIP相对）寻址。

x86-64将较短的（ModR/M + disp32）格式重新用作RIP相对寻址模式，而32位绝对寻址仍然可用较长的ModR/M + SIB + disp32编码。（当然，SIB字节不编码基址寄存器而不编码索引寄存器。）

请注意，RIP的偏移实际上是放置数据的绝对静态地址（使用64位代码），0x6000e5。

评论是反汇编程序显示有效的绝对地址; RIP相对寻址从指令后的字节开始计数，即下一条指令的开始。

movabs 0x4b8c289006000e5,%eax

当目标寄存器是EAX时，汇编程序（在32位模式下）从没有ModR / M字节的32位绝对地址中选择加载mov的较短eax编码， A1 disp32。 Intel's manual calls this a moffs（内存偏移）而不是有效地址。

在x86-64模式下，该操作码采用64位绝对地址。（并且能够从64位绝对（不是RIP相关）地址加载/存储而不首先将地址放入寄存器中是唯一的）。因此，解码消耗下一条指令的一部分作为64位地址的一部分，而这就是地址中某些高字节的来源。低32位中的0x6000e5是正确的，它是如何解码为32位机器码。

将[bits 32]更改为[bit 64]

请参阅What happens if you use the 32-bit int 0x80 Linux ABI in 64-bit code?。

如果您不打算使用本机64位系统调用，最好构建一个32位可执行文件。使用nasm -felf32，并与gcc -m32 -nostdlib -static链接。

Answer 3

问题可能是str_hello_length的偏移量大于32位。 IA-32不支持大于32位的位移。解决方法是使用RIP相对寻址，在（通常是正确的）假设下，RIP与您尝试到达的地址之间的距离适合32位。在这种情况下，基数为RIP，索引是指令长度，因此如果指令已经有基数或索引，则不能使用RIP-Relative。

让我们检查一下你的各种尝试：

str_hello_length equ $-str_hello
...
...
mov edx, str_hello_length

这里没有内存访问权限，只需要立即访问，所以根本没有寻址。

下一步：

mov eax, str_hello_length       
mov edx, [eax]  ; count

现在第一条指令是一个立即移动，它仍然不是内存访问。第二条指令具有内存访问权限，但它使用eax作为基础，并且没有位移。 RIP相对仅在存在位移时才相关，因此这里没有RIP相对。

最后：

str_hello_length db $-str_hello
...
...
mov edx, [str_hello_length]     ; of course, without the brackets it'll load the address, which I don't want. I want the value stored at that address

此处您使用str_hello_length作为替换。如上所述，这将导致RIP相对寻址。

NASM x86_64在32位模式下组装：为什么该指令产生RIP相对寻址代码？

3 个答案: