C/程序集 : how to change a single bit in a CPU register?

Question

我是软件故障注入(inject)领域的新研究员，目前我的最终目标是编写一段能够更改 CPU 寄存器中单个位的简单代码。我正在考虑用 C 来做(代码中包含一些汇编调用)。考虑到这一点，我在 Stack Overflow 中找到了这个关于如何访问 32 位 CPU 寄存器内容的很棒的线程和简单示例:Is it possible to access 32-bit registers in C?这样，我就能够编写这个简单的代码:

#include <stdio.h>

int main()
{
    register int value;

    register int ecx asm("ecx");
    printf("Contents of ecx: %d\n", ecx);

    asm("movl %%ecx, %0;" : "=r" (value) : ); //Assembly: this stores the ecx value into the variable value
    printf("Contents of value: %d\n", value);

    return 0;
}

这似乎是对这个主题的一个很好的介绍，那里提供的答案给了我很好的见解和信息来源(我已经在阅读 GCC 文档)，但现在我需要更进一步，即。例如，我需要了解如何更改 CPU 寄存器中单个位的内容(或者至少，开始时，做一些更简单的事情:如何更改 CPU 寄存器值？)。如果有人能给我提示或告诉我寻找它的最合适的来源，我将不胜感激。

祝一切顺利，提前致谢，若昂

P.S.:不知道这是否有帮助，但我正在使用 CentOS 6.5 32 位系统(尽管 CPU 是 64 位系统，更准确地说是 Intel Pentium Dual CPU E2180 @ 2.00 GHz)。此外，我之前接触过 Assembly，但那是 10 年前的事了，在一个类(class)单元上学习了几个月，所以目前我正在尝试复习我对这门语言的了解。

Answer 1

在汇编中修改寄存器位的子集的常用方法是使用常量逻辑运算。

AND %eax, 0xFFFFFFFE 取消设置第 0 位。

OR %eax, 0x01 设置第 0 位。

XOR %eax, 0x01 翻转第 0 位。

(感谢@harold 的更正)。

话虽如此，正如评论中所指出的，您可能不想在程序中直接使用内联汇编来模拟硬件故障。它将紧密绑定(bind)到您引入修改的地方，并且在源代码和二进制级别混合引入错误不是我推荐的方法(您的编译器可以并且将会重新组织和优化代码，因此很可能最终会导致意外行为。请参阅。Balakrishnan 和 Reps 的“所见即所得”)。

您可以使用二进制检测平台，例如 Intel 的 PIN 或现有的故障注入(inject)框架。

编辑:由于 OP 在评论中要求提供内联汇编的“hello world”示例，因此这里是:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    register int eax asm("%eax");
    asm("xorl %eax, %eax");
    asm("xorl $1, %eax");
    printf("Content of eax: %d\n", eax);
    return 0;
}

另存为 test.c 然后编译:

gcc test.c -o test

或更好:

gcc test.c -S

这将创建 test.s，一个包含程序的汇编输出的文件。该文件将使您了解有关您的代码的许多事情，并且在使用内联 asm 时应该在编译之前生成程序集(至少在您不理解的地方)。

然后您可以通过以下方式从程序集组装二进制文件:

gcc test.s -o test

以下是 x86 上的一些注意事项:

• 在实际指令中，我把目标寄存器放在指令的末尾。
• 立即数以“$”为前缀，以“%”注册
• 操作扩展寄存器(32位寄存器，前缀为“e”)的指令以“l”为后缀