使用 GNU 汇编程序在 x86_64 中调用 printf

2024-10-11 08:36:00
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219
摘要:问题描述:我使用 AT&T 语法编写了一个程序,用于 GNU 汇编器: .data format: .ascii "%d " .text .global main main: ...

问题描述:

我使用 AT&T 语法编写了一个程序,用于 GNU 汇编器:

            .data
format:   .ascii "%d
"  

            .text
            .global main  
main:
            mov    $format, %rbx
            mov    (%rbx), %rdi
            mov    $1, %rsi
            call     printf
            ret

我使用GCC来汇编和链接:

gcc -o main main.s

我使用以下命令运行它:

。/主要的

当我运行该程序时,我遇到了段错误。使用 gdb 时,它显示printf未找到。我尝试了“.extern printf”,但它不起作用。有人建议我应该在调用之前存储堆栈指针,并在RETprintf之前恢复,我该怎么做?


解决方案 1:

此代码存在一些问题。Linux使用的AMD64 System V ABI调用约定有几点要求。它要求在CALL之前堆栈至少对齐 16 字节(或 32 字节):

输入参数区域的末尾应与 16(如果 __m256 在堆栈上传递,则为 32)字节边界对齐。

在C运行时调用你的函数后,main堆栈错位了 8,因为返回指针是通过CALL放在堆栈上的。要重新对齐到 16 字节边界,你只需将任何通用寄存器PUSH 到堆栈上,然后在最后将其POP掉即可。

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 用于指示传递给需要可变数量参数的函数的向量参数的数量

printf是可变参数函数,因此需要设置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,您还会取消引用它。因此这是错误的:

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

这将获取格式的地址并将其放置在RBX中。然后,您将RBX中该地址处的 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。

您还应该使用NUL终止字符串。您可以在 x86 平台上.ascii使用,而不是使用。.asciz

你的程序的一个工作版本可能看起来像这样:

# global data  #
    .data
format: .asciz "%d
"
.text
    .global main
main:
  push %rbx
  lea  format(%rip), %rdi
  mov  $1, %esi           # Writing to ESI zero extends to RSI.
  xor %eax, %eax          # Zeroing EAX is efficient way to clear AL.
  call printf
  pop %rbx
  ret

其他建议

您还应该从 64 位 Linux ABI 中了解到,调用约定还要求您编写的函数遵守某些寄存器的保存。寄存器列表以及是否应保存它们如下:

在此处输入图片描述

您必须确保在函数调用过程中保留Yes列中列出的任何寄存器都保留在函数中。函数与任何其他C函数一样。main


如果你有字符串/数据,你知道它们是只读的,你可以将它们放在.rodata部分中,.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 将在整个 64 位寄存器上对该寄存器进行零扩展。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。您可能会收到类似以下内容的错误:

在创建共享对象时不能使用针对符号“printf@@GLIBC_2.2.5”的重定位 R_X86_64_PC32;使用 -fPIC 重新编译

要解决此问题,您必须按printf以下方式调用外部函数:

call printf@plt 

这将通过过程链接表(PLT)调用外部库函数

解决方案 2:

您可以查看从等效 c 文件生成的汇编代码。使用 test.c

运行gcc -o - -S -fno-asynchronous-unwind-tables test.c

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

这输出汇编代码:

        .file   "test.c"
        .section        .rodata
.LC0:
        .string "%d
"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        movl    $1, %esi
        movl    $.LC0, %edi
        movl    $0, %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,您可以对其进行修改。


与您的代码相比,您应该修改两件事:

  • %rdi 应该指向格式,你不应该取消引用 %rbx,这可以通过以下方式完成mov $format, %rdi

  • printf 有可变数量的参数,那么你应该添加mov $0, %eax

应用这些修改将得到如下结果:

    .data
format: .ascii "%d
"  
.text
    .global main  
main:
  mov  $format, %rdi
  mov  $1, %rsi
  mov  $0, %eax
  call printf
  ret

然后运行打印:

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