程序启动时默认的寄存器状态是什么(asm,linux)?

2024-11-08 09:04:00
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摘要:问题描述:当程序启动时(Linux ELF 可执行文件),、等中是否有零eax,ebx或者可以有任何东西?(我没有进行任何调用或者使用外部库)。在我的计算机上,寄存器被清零,但是在编写 asm 程序时我可以依赖新进程中的这种行为吗?解决方案 1:这完全取决于每个平台的 ABI。既然您提到了eax,ebx让我们...

问题描述:

当程序启动时(Linux ELF 可执行文件),、等中是否有零eaxebx或者可以有任何东西?

(我没有进行任何调用或者使用外部库)。

在我的计算机上,寄存器被清零,但是在编写 asm 程序时我可以依赖新进程中的这种行为吗?


解决方案 1:

这完全取决于每个平台的 ABI。既然您提到了eaxebx让我们看看 x86 的情况(截至 Linux v5.17.5)。在 中fs/binfmt_elf.cload_elf_binary()内核会检查 ABI 是否在程序加载时指定了对寄存器值的任何要求:

/*
 * The ABI may specify that certain registers be set up in special
 * ways (on i386 %edx is the address of a DT_FINI function, for
 * example.  In addition, it may also specify (eg, PowerPC64 ELF)
 * that the e_entry field is the address of the function descriptor
 * for the startup routine, rather than the address of the startup
 * routine itself.  This macro performs whatever initialization to
 * the regs structure is required as well as any relocations to the
 * function descriptor entries when executing dynamically links apps.
 */

然后它调用ELF_PLAT_INIT,这是为每个体系结构定义的宏arch/xxx/include/elf.h。对于 x86,它执行以下操作:

#define ELF_PLAT_INIT(_r, load_addr)        \n    do {                                    \n        _r->bx = 0; _r->cx = 0; _r->dx = 0; \n        _r->si = 0; _r->di = 0; _r->bp = 0; \n        _r->ax = 0;                         \n    } while (0)

因此,当您的静态链接 ELF 二进制文件加载到 Linux x86 上时,您可以指望所有寄存器值都等于零。但这并不意味着您应该这样做。:-)


动态链接

请注意,执行动态_start链接的二进制文件实际上会在执行到达(ELF 入口点) 之前在进程中运行动态链接器代码。这确实会在寄存器中留下垃圾,这是 ABI 允许的。 当然,堆栈指针 ESP/RSP 和钩子 EDX/RDX 除外atexit

解决方案 2:

对于 Linux 上的 AMD64 或 x86-64 系统(64 位),x86-64 ABI定义了寄存器的初始内容。

i386 ABI、ARM ABI等也有类似的规范。

请参阅维基百科上有关ELF和ABI的页面

解决方案 3:

x86-64 System V ABI

3.4.1 “初始堆栈和寄存器状态”(Basile 链接到此内容的 PDF 版本):

  1. %rsp指向堆栈

堆栈指针保存的是堆栈中地址最低的字节的地址。保证在进程入口处是 16 字节对齐的

  1. %rdx如果函数指针非零,则应用程序应该向 atexit 注册该函数指针。

应用程序应该注册的函数指针

  1. %rbp未指定,但用户空间应该将其设置为基准框架。

该寄存器的内容在进程初始化时未指定,但用户代码应通过将帧指针设置为零来标记最深的堆栈帧。

  1. 其余一切未定义。

然后 Linux 遵循它“因为” LSB这么说。

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