使用 GNU 汇编程序在 x86_64 中调用 printf

Question

我使用 AT&T 语法编写了一个程序用于 GNU assembler:

            .data
format:   .ascii "%d\n"  

            .text
            .global main  
main:
            mov    $format, %rbx
            mov    (%rbx), %rdi
            mov    , %rsi
            call     printf
            ret

我将 GCC 用于 assemble 和 link 以及：

gcc -o main main.s

我运行它用这个命令：

./main

当我运行程序出现段错误时。通过使用 gdb，它说 printf 未找到。我试过“.extern printf”，它不起作用。有人建议我应该在调用 printf 之前存储堆栈指针并在 RET 之前恢复，我该怎么做？

Answer 1

这段代码有很多问题。 Linux 使用的 AMD64 System V ABI 调用约定需要一些东西。它要求在 CALL 之前堆栈至少对齐 16 字节（或 32 字节）：

The end of the input argument area shall be aligned on a 16 (32, if __m256 is passed on stack) byte boundary.

在 C 运行时调用您的 main 函数后，堆栈错位 8，因为 return 指针被呼叫。要重新对齐到 16 字节边界，您可以简单地 PUSH any 通用寄存器到堆栈和 POP最后关闭。

调用约定还要求AL包含用于可变参数函数的向量寄存器的数量：

%al is used to indicate the number of vector arguments passed to a function requiring a variable number of arguments

printf是变参函数，所以需要设置AL。在这种情况下，您不会在向量寄存器中传递任何参数，因此您可以将 AL 设置为 0.

当 $format 指针已经是一个地址时，您还取消引用它。所以这是错误的：

mov  $format, %rbx
mov  (%rbx), %rdi

这会获取格式的地址并将其放入RBX。然后你将RBX中该地址的8个字节放入RDI中。 RDI 需要是指向字符串的指针，而不是字符本身。这两行可以替换为：

lea  format(%rip), %rdi

这使用 RIP 相对寻址。

您还应该 NUL 终止您的字符串。您可以在 x86 平台上使用 .asciz，而不是使用 .ascii。

您的程序的工作版本可能如下所示：

# global data  #
    .data
format: .asciz "%d\n"
.text
    .global main
main:
  push %rbx
  lea  format(%rip), %rdi
  mov  , %esi           # Writing to ESI zero extends to RSI.
  xor %eax, %eax          # Zeroing EAX is efficient way to clear AL.
  call printf
  pop %rbx
  ret

其他Recommendations/Suggestions

您还应该从 64 位 Linux ABI 了解到，调用约定还需要您编写的函数来遵守某些寄存器的保存。寄存器列表及是否保留如下：

任何在 Preserved 中显示 Yes 的寄存器 function calls 列是您必须确保在整个函数中保留的那些。函数 main 与任何其他 C 函数一样。

如果您知道 strings/data 是只读的，您可以将它们放在 .rodata 部分，并使用 .section .rodata 而不是 .data

在 64 位模式下：如果您的目标操作数是 32 位寄存器，则 CPU 会将寄存器零扩展到整个 64 位寄存器。这可以节省指令编码的字节数。

您的可执行文件可能被编译为与位置无关的代码。您可能会收到类似于以下内容的错误：

relocation R_X86_64_PC32 against symbol `printf@@GLIBC_2.2.5' can not be used when making a shared object; recompile with -fPIC

要解决此问题，您必须这样调用外部函数 printf：

call printf@plt

这通过Procedure Linkage Table (PLT)

调用外部库函数

Answer 2

您可以查看从等效的 c 文件生成的汇编代码。
运行 gcc -o - -S -fno-asynchronous-unwind-tables test.c 与 test.c

#include <stdio.h>
int main() {
   return printf("%d\n", 1);
}

这输出汇编代码：

        .file   "test.c"
        .section        .rodata
.LC0:
        .string "%d\n"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        movl    , %esi
        movl    $.LC0, %edi
        movl    [=11=], %eax
        call    printf
        popq    %rbp
        ret
        .size   main, .-main
        .ident  "GCC: (GNU) 6.1.1 20160602"
        .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

这为您提供了一个调用 printf 的汇编代码示例，您随后可以对其进行修改。

与您的代码相比，您应该修改两处：

%rdi 应该指向格式，你不应该取消引用 %rbx，这可以用 mov $format, %rdi
printf 有可变数量的参数，那么你应该添加 mov [=15=], %eax

应用这些修改将得到如下结果：

    .data
format: .ascii "%d\n"  
.text
    .global main  
main:
  mov  $format, %rdi
  mov  , %rsi
  mov  [=12=], %eax
  call printf
  ret

然后运行它打印：

1

使用 GNU 汇编程序在 x86_64 中调用 printf

Calling printf in x86_64 using GNU assembler

linux

assembly

gcc

x86-64

gnu-assembler

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