如何在 64 位汇编程序中使用 RIP 相对寻址？

Posted 2023-02-19

【中文标题】如何在 64 位汇编程序中使用 RIP 相对寻址？

【英文标题】：How to use RIP Relative Addressing in a 64-bit assembly program?

【发布时间】：2011-03-16 02:00:21

【问题描述】：

如何在 AMD64 架构的 Linux 汇编程序中使用 RIP 相对寻址？ 我正在寻找一个使用 AMD64 RIP 相对寻址模式的简单示例（Hello world 程序）。

例如，以下 64 位汇编程序可以正常工作（绝对寻址）：

.text
    .global _start

_start:
    mov $0xd, %rdx

    mov $msg, %rsi
    pushq $0x1
    pop %rax
    mov %rax, %rdi
    syscall

    xor %rdi, %rdi
    pushq $0x3c
    pop %rax
    syscall

.data
msg:
    .ascii    "Hello world!\n"

我猜测使用 RIP 相对寻址的同一个程序会是这样的：

.text
    .global _start

_start:
    mov $0xd, %rdx

    mov msg(%rip), %rsi
    pushq $0x1
    pop %rax
    mov %rax, %rdi
    syscall

    xor %rdi, %rdi
    pushq $0x3c
    pop %rax
    syscall

msg:
    .ascii    "Hello world!\n"

正常版本在编译时运行良好：

as -o hello.o hello.s && ld -s -o hello hello.o && ./hello

但我无法让 RIP 版本正常工作。

有什么想法吗？

---编辑----

Stephen Canon 的回答使 RIP 版本工作。

现在当我反汇编我得到的 RIP 版本的可执行文件时：

objdump -d 你好

0000000000400078 <.text>:
  400078: 48 c7 c2 0d 00 00 00  mov    $0xd,%rdx
  40007f: 48 8d 35 10 00 00 00  lea    0x10(%rip),%rsi        # 0x400096
  400086: 6a 01                 pushq  $0x1
  400088: 58                    pop    %rax
  400089: 48 89 c7              mov    %rax,%rdi
  40008c: 0f 05                 syscall 
  40008e: 48 31 ff              xor    %rdi,%rdi
  400091: 6a 3c                 pushq  $0x3c
  400093: 58                    pop    %rax
  400094: 0f 05                 syscall 
  400096: 48                    rex.W
  400097: 65                    gs
  400098: 6c                    insb   (%dx),%es:(%rdi)
  400099: 6c                    insb   (%dx),%es:(%rdi)
  40009a: 6f                    outsl  %ds:(%rsi),(%dx)
  40009b: 20 77 6f              and    %dh,0x6f(%rdi)
  40009e: 72 6c                 jb     0x40010c
  4000a0: 64 21 0a              and    %ecx,%fs:(%rdx)

这显示了我试图完成的事情：lea 0x10(%rip),%rsi 在 lea 指令之后加载地址 17 个字节，即地址 0x400096，可以找到 Hello world 字符串，从而产生与位置无关的代码。

【问题讨论】：

为什么 17 字节后（0x10 是 16）？

tortall.net/projects/yasm/manual/html/nasm-effaddr.html 说：RIP is the instruction pointer register, which contains the address of the location immediately following the current instruction 但lea 指令有七个字节长，而不是一个。

【参考方案1】：

我相信您想将字符串的地址加载到%rsi；您的代码尝试从该地址而不是地址本身加载四字。你想要：

lea msg(%rip), %rsi

如果我没记错的话。但是，我没有要测试的 linux 机器。

【讨论】：

如果使用 lea msg(%rsp), %rsi 而不是 lea msg(%rip), %rsi（或任何寄存器，但不是 rip），则添加 mes 标签本身的地址而不是偏移量当前提供的寄存器值。例如，如果 msg 在地址 0x1FF 中，则使用 lea msg(%rsp), %rsi 导致 rsi = *(rsp + 0x1FF) 而不是 rsi = *((rsp - 0x1FF) + rsp) 因为反汇编程序给出了 0x10(%rip) 因为与当前 rip 和 msg 的距离为 0x10 字节。但我在文档中找不到 rip 和其他寄存器在计算上存在差异

@StephenCanon 这适用于 x86_64 什么是 lea msg(%rip), %rsi 在 32 位汇编器中的等价物？

@Zibri：没有位置无关的方式，这就是 AMD64 添加 RIP 相对寻址的原因。在 Linux 下编译器使用相对于 GOT 的偏移量。当然，在依赖于位置的 32 位代码中，您只需使用 mov $msg, %esi，就像在依赖于位置的 64 位代码中一样（在 Linux 下，已知静态符号地址位于非虚拟地址空间的低 2GiB 中） -PIE 可执行文件）。

@user2808671: 是的，msg(%rip) 是一种特殊情况，表示 相对于 RIP 的符号，而不是绝对地址 + RIP。 sourceware.org/binutils/docs/as/i386_002dMemory.html 的底部记录了这一点。

【参考方案2】：

由于您需要 %rsi 中 msg 的地址，只需替换：

mov msg(%rip),%rsi

与：

lea msg(%rip),%rsi