x86-64 GAS Intel 語法中像“[RIP + _a]”這樣的 RIP 相關變量引用如何工作？

Question

考慮以下 x64 Intel 程序集中的變量引用，其中變量a在.data部分聲明：

mov eax, dword ptr [rip + _a]

我很難理解這個變量引用是如何工作的。 由於a是相對應的符號的變量（以重定位）的運行時地址，如何能[rip + _a]取消引用正確存儲器的位置a ？ 事實上， rip保存着當前指令的地址，它是一個很大的正整數，所以加法會導致a地址不正確。

相反，如果我使用 x86 語法（非常直觀）：

mov eax, dword ptr [_a]

，我收到以下錯誤： 64 位模式不支持 32 位絕對尋址。

有什么解釋嗎？

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

編譯： 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 相對尋址的 GAS 語法看起來像symbol + current_address (RIP)，但它實際上意味着相對於RIP symbol 。

與數字文字不一致：

• [rip + 10]或 AT&T 10(%rip)表示超過此指令末尾的 10 個字節

• [rip + a]或 AT&T a(%rip)表示計算rel32位移以達到a ，而不是RIP + 符號值。 （GAS 手冊記錄了此特殊解釋）

• [a]或AT&T a是絕對地址，使用disp32尋址方式。 這在 OS X 上不受支持，其中圖像基地址始終在低 32 位之外。 （或者對於mov to/from al/ax/eax/rax，可以使用 64 位絕對moffs編碼，但您不想要那樣）。

  Linux 位置相關的可執行文件確實將靜態代碼/數據放在虛擬地址空間的低 31 位 (2GiB) 中，因此您可以/應該在那里使用mov edi, sym ，但在 OS X 上，您最好的選擇是lea rdi, [sym+RIP]如果您需要寄存器中的地址。 無法將 .data 中的變量移動到 Mac x86 Assembly 的寄存器。

（在Mac OS X中，慣例是，C變量/函數名是附帶_ ASM中，在手寫ASM你不必為你不希望從C訪問符號做到這一點）

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NASM 在這方面不那么令人困惑：

• [rel a]手段RIP相對尋址為[a]
• [abs a]表示[disp32] 。
• default rel或default abs設置用於[a] 。 默認是（不幸的是） default abs ，所以你幾乎總是想要一個default rel 。

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.set符號值與標簽的示例

.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；我沒有 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反匯編.o會告訴你沒有任何需要鏈接器填充的重定位，它們都是在匯編時完成的。）

請注意，只有.set z, sym導致了關於計算。 x和y最初來自純數字文字，而不是標簽，因此即使指令本身使用[x + RIP] ，我們仍然得到[RIP + 8] 。

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（僅限 Linux 非 PIE）：解決絕對8 。 RIP，您需要 AT&T 語法incb 8-.(%rip) 。 我不知道如何在 GAS intel_syntax編寫它； [8 - . + RIP] [8 - . + RIP]被拒絕， Error: invalid operands (*ABS* and .text sections) for '-' 。

當然，無論如何你都不能在 OS X 上這樣做，除非是在圖像庫范圍內的絕對地址。 但是可能沒有重定位可以保存要為 32 位 rel32 計算的 64 位絕對地址。

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有關的：

• 如何將函數或標簽的地址加載到該寄存器的AT&T 版本中
• x86-64 Linux 中不再允許 32 位絕對地址？ 當您必須使用與位置無關的代碼時，PIE 與非 PIE 可執行文件。