x86-64 GAS Intel 语法中像“[RIP + _a]”这样的 RIP 相关变量引用如何工作？

Question

考虑以下 x64 Intel 程序集中的变量引用，其中变量a在.data部分声明：

mov eax, dword ptr [rip + _a]

我很难理解这个变量引用是如何工作的。 由于a是相对应的符号的变量（以重定位）的运行时地址，如何能[rip + _a]取消引用正确存储器的位置a ？ 事实上， rip保存着当前指令的地址，它是一个很大的正整数，所以加法会导致a地址不正确。

相反，如果我使用 x86 语法（非常直观）：

mov eax, dword ptr [_a]

，我收到以下错误： 64 位模式不支持 32 位绝对寻址。

有什么解释吗？

  1 int a = 5;
  2 
  3 int main() {
  4     int b = a;
  5     return b;
  6 }   

编译： gcc -S -masm=intel abs_ref.c -o abs_ref ：

  1     .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
  2     .build_version macos, 10, 14
  3     .intel_syntax noprefix
  4     .globl  _main                   ## -- Begin function main
  5     .p2align    4, 0x90
  6 _main:                                  ## @main
  7     .cfi_startproc
  8 ## %bb.0:
  9     push    rbp
 10     .cfi_def_cfa_offset 16
 11     .cfi_offset rbp, -16
 12     mov rbp, rsp
 13     .cfi_def_cfa_register rbp
 14     mov dword ptr [rbp - 4], 0
 15     mov eax, dword ptr [rip + _a]
 16     mov dword ptr [rbp - 8], eax
 17     mov eax, dword ptr [rbp - 8]
 18     pop rbp
 19     ret
 20     .cfi_endproc
 21                                         ## -- End function
 22     .section    __DATA,__data
 23     .globl  _a                      ## @a
 24     .p2align    2
 25 _a:
 26     .long   5                       ## 0x5
 27 
 28 
 29 .subsections_via_symbols

Answer 1

RIP 相对寻址的 GAS 语法看起来像symbol + current_address (RIP)，但它实际上意味着相对于RIP symbol 。

与数字文字不一致：

• [rip + 10]或 AT&T 10(%rip)表示超过此指令末尾的 10 个字节

• [rip + a]或 AT&T a(%rip)表示计算rel32位移以达到a ，而不是RIP + 符号值。 （GAS 手册记录了此特殊解释）

• [a]或AT&T a是绝对地址，使用disp32寻址方式。 这在 OS X 上不受支持，其中图像基地址始终在低 32 位之外。 （或者对于mov to/from al/ax/eax/rax，可以使用 64 位绝对moffs编码，但您不想要那样）。

  Linux 位置相关的可执行文件确实将静态代码/数据放在虚拟地址空间的低 31 位 (2GiB) 中，因此您可以/应该在那里使用mov edi, sym ，但在 OS X 上，您最好的选择是lea rdi, [sym+RIP]如果您需要寄存器中的地址。 无法将 .data 中的变量移动到 Mac x86 Assembly 的寄存器。

（在Mac OS X中，惯例是，C变量/函数名是附带_ ASM中，在手写ASM你不必为你不希望从C访问符号做到这一点）

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NASM 在这方面不那么令人困惑：

• [rel a]手段RIP相对寻址为[a]
• [abs a]表示[disp32] 。
• default rel或default abs设置用于[a] 。 默认是（不幸的是） default abs ，所以你几乎总是想要一个default rel 。

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.set符号值与标签的示例

.intel_syntax noprefix
mov  dword ptr [sym + rip], 0x11111111
sym:

.equ x, 8 
inc  byte ptr [x + rip]

.set y, 32 
inc byte ptr [y + rip]

.set z, sym
inc byte ptr [z + rip]

gcc -nostdlib foo.s && objdump -drwC -Mintel a.out （在 Linux 上；我没有 OS X）：

0000000000001000 <sym-0xa>:
    1000:       c7 05 00 00 00 00 11 11 11 11   mov    DWORD PTR [rip+0x0],0x11111111        # 100a <sym>    # rel32 = 0; it's from the end of the instruction not the end of the rel32 or anywhere else.

000000000000100a <sym>:
    100a:       fe 05 08 00 00 00       inc    BYTE PTR [rip+0x8]        # 1018 <sym+0xe>
    1010:       fe 05 20 00 00 00       inc    BYTE PTR [rip+0x20]        # 1036 <sym+0x2c>
    1016:       fe 05 ee ff ff ff       inc    BYTE PTR [rip+0xffffffffffffffee]        # 100a <sym>

（用objdump -dr反汇编.o会告诉你没有任何需要链接器填充的重定位，它们都是在汇编时完成的。）

请注意，只有.set z, sym导致了关于计算。 x和y最初来自纯数字文字，而不是标签，因此即使指令本身使用[x + RIP] ，我们仍然得到[RIP + 8] 。

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（仅限 Linux 非 PIE）：解决绝对8 。 RIP，您需要 AT&T 语法incb 8-.(%rip) 。 我不知道如何在 GAS intel_syntax编写它； [8 - . + RIP] [8 - . + RIP]被拒绝， Error: invalid operands (*ABS* and .text sections) for '-' 。

当然，无论如何你都不能在 OS X 上这样做，除非是在图像库范围内的绝对地址。 但是可能没有重定位可以保存要为 32 位 rel32 计算的 64 位绝对地址。

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有关的：

• 如何将函数或标签的地址加载到该寄存器的AT&T 版本中
• x86-64 Linux 中不再允许 32 位绝对地址？ 当您必须使用与位置无关的代码时，PIE 与非 PIE 可执行文件。