64 NASM：推動內存地址到堆棧和通話功能

Question

我是很新，在Mac上的x64組裝，所以我越來越糊塗在64位移植一些32位代碼。
程序應該簡單地通過C標準庫中的printf函數打印出一條消息。
我已經開始使用此代碼：

section .data 
    msg db 'This is a test', 10, 0 ; something stupid here 

section .text 
    global _main 
    extern _printf 

_main: 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp  

    push msg 
    call _printf 

    mov  rsp, rbp 
    pop  rbp 
    ret 

與NASM這樣編譯它：

$ nasm -f macho64 main.s 

返回以下錯誤：

main.s:12: error: Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses 

我試圖解決這個問題字節更改代碼這樣：

section .data 
    msg db 'This is a test', 10, 0 ; something stupid here 

section .text 
    global _main 
    extern _printf 

_main: 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp  

    mov  rax, msg ; shouldn't rax now contain the address of msg? 
    push rax   ; push the address 
    call _printf 

    mov  rsp, rbp 
    pop  rbp 
    ret 

它編譯罰款與上述nasm命令，但現在有一個警告，而與gcc編譯對象文件到實際的程序：

$ gcc main.o 
ld: warning: PIE disabled. Absolute addressing (perhaps -mdynamic-no-pic) not 
allowed in code signed PIE, but used in _main from main.o. To fix this warning, 
don't compile with -mdynamic-no-pic or link with -Wl,-no_pie 

因爲它是一個警告不是我執行的a.out文件的錯誤：

$ ./a.out 
Segmentation fault: 11 

希望有人知道我做錯了什麼。

Answer 1

64位OS X ABI符合在大到System V ABI - AMD64 Architecture Processor Supplement。其代碼模型與小型位置獨立代碼模型（PIC）非常相似，差別在於here。在該代碼模型中，所有本地和小型數據都是使用RIP相對尋址直接訪問的。正如Z boson在評論中指出的那樣，64位Mach-O可執行文件的映像庫超出了虛擬地址空間的前4個GiB，因此push msg不僅是將msg地址放在堆棧上的無效方式，但它也是不可能的，因爲PUSH不支持64位立即值。該代碼應該看起來類似於：

lea rax, [rel msg] ; RIP-relative addressing 
push rax 

但在這種特殊情況下，根本不需要推入棧上的值。64位調用約定要求第一個6整數/指針參數在RDI,RSI,RDX,RCX,R8和R9的正確順序中傳遞。前8個浮點或向量參數進入XMM0，XMM1，...，XMM7。只有在使用了所有可用的寄存器之後，或者存在不能適用於這些寄存器的參數（例如80位的值爲long double）時，才使用堆棧。使用MOV（QWORD變體）而不是PUSH執行64位立即推送。簡單的返回值將返回到RAX寄存器中。調用者還必須爲被調用者提供堆棧空間來保存一些寄存器。

printf是一個特殊的函數，因爲它需要可變數量的參數。當調用這些函數RAX時，應將其設置爲向量寄存器中傳遞的浮點參數的數量。另請注意，RIP-對於位於代碼2吉比內的數據，首選相對尋址。

下面是如何gcc在OS X轉化printf("This is a test\n");成彙編：

xorb %al, %al    (1) 
    leaq L_.str(%rip), %rdi  (2) 
    callq _printf    (3) 

L_.str: 
    .asciz "This is a test\n" 

（這是AT & T型組件，源被左，目的地是正確的，註冊名稱的前綴爲%，數據寬度是編碼爲指令名稱的後綴）

在(1)由於沒有傳遞任何浮點參數，因此將零置入RAX。在(2)處，該字符串的地址被加載到RDI中。請注意，該值實際上是與當前值RIP的偏移量。由於彙編器不知道這個值是什麼，它會在目標文件中放置一個重定位請求。鏈接器會看到重定位並在鏈接時提供正確的值。

我不是NASM大師，但我認爲下面的代碼應該這樣做：

section .data 
    msg db 'This is a test', 10, 0 ; something stupid here 

section .text 
    global _main 
    extern _printf 

_main: 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp  

    xor  al, al 
    lea  rdi, [rel msg] 
    call _printf 

    mov  rsp, rbp 
    pop  rbp 
    ret 

Answer 2

根據用於x86 64位指令中的文檔集http://download.intel.com/products/processor/manual/325383.pdf

PUSH只接受8，16和32位的立即值（64位寄存器和寄存器尋址的存儲器塊被允許雖然）。

PUSH msg 

其中msg是64位立即地址將不會編譯，因爲你發現了。

---

什麼調用約定是_printf在您的64位庫中定義的？

是期待它的堆棧上的參數或使用快速調用規範，其中在寄存器中的參數？因爲x86-64使更多通用寄存器可用，所以更快地使用快速調用約定。

Answer 3

沒有答案了已經解釋了爲什麼NA​​SM報告

Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses 

原因NASM不會做這在Agner Fog's Optimizing Assembly手冊中有解釋3.3尋址模式根據小節標題爲32位絕對尋址在64位模式下他寫道

32-bit absolute addresses cannot be used in Mac OS X, where addresses are above 2^32 by default.

這在Linux或Windows上不是問題。事實上，我已經在static-linkage-with-glibc-without-calling-main上展示過這個作品。 hello world代碼在elf64上使用32位絕對尋址，運行良好。

@HristoIliev建議使用rip相對尋址，但沒有解釋在Linux中的32位絕對尋址也可以。如果您更改lea rdi, [rel msg]到lea rdi, [msg]它組裝和運行良好與nasm -efl64但失敗nasm -macho64

像這樣一個事實：

section .data 
    msg db 'This is a test', 10, 0 ; something stupid here 

section .text 
    global _main 
    extern _printf 

_main: 
    push rbp 
    mov  rbp, rsp  

    xor  al, al 
    lea  rdi, [msg] 
    call _printf 

    mov  rsp, rbp 
    pop  rbp 
    ret 

您可以檢查，這是一個絕對的32位地址，而不是撕裂相對與objdump。但是，需要指出的是，首選的方法仍然是rip相對尋址。 Agner在同一個手冊中寫道：

There is absolutely no reason to use absolute addresses for simple memory operands. Rip- relative addresses make instructions shorter, they eliminate the need for relocation at load time, and they are safe to use in all systems.

那麼什麼時候會在64位模式下使用32位絕對地址呢？靜態數組是一個很好的選擇。請參閱以下小節以64位模式尋址靜態數組。簡單的情況是e.g：

mov eax, [A+rcx*4] 

其中A是靜態數組的絕對值的32位地址。這對Linux很好，但再次使用Mac OS X時無法執行此操作，因爲默認情況下，映像基本大於2^32。在Mac OS X上，請參閱Agner手冊中的示例3.11c和3.11d。在例如3.11c，你可以做

mov eax, [(imagerel A) + rbx + rcx*4] 

如果您使用來自馬赫Ø__mh_execute_header的外部引用來獲取圖像的基礎。在例3.11c中你使用了rip相對尋址並加載這樣的地址

lea rbx, [rel A]; rel tells nasm to do [rip + A] 
mov eax, [rbx + 4*rcx] ; A[i]