assembly - x86-64 GAS Intel 语法中的 RIP 相关变量引用(如 "[RIP + _a]")如何工作？

Question

考虑以下 x64 Intel 程序集中的变量引用，其中变量 a在 .data 中声明部分:

mov eax, dword ptr [rip + _a]

我很难理解这个变量引用是如何工作的。自 a是变量运行时地址对应的符号(带重定位)，怎么能 [rip + _a]取消引用 a 的正确内存位置?确实， rip保存当前指令的地址，它是一个大的正整数，所以加法会导致错误的地址 a ?

相反，如果我使用 x86 语法(非常直观):

mov eax, dword ptr [_a]

，我收到以下错误: 64 位模式不支持 32 位绝对寻址 .

有什么解释吗？

  1 int a = 5;
  2 
  3 int main() {
  4     int b = a;
  5     return b;
  6 }   

编译: gcc -S -masm=intel abs_ref.c -o abs_ref :

  1     .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
  2     .build_version macos, 10, 14
  3     .intel_syntax noprefix
  4     .globl  _main                   ## -- Begin function main
  5     .p2align    4, 0x90
  6 _main:                                  ## @main
  7     .cfi_startproc
  8 ## %bb.0:
  9     push    rbp
 10     .cfi_def_cfa_offset 16
 11     .cfi_offset rbp, -16
 12     mov rbp, rsp
 13     .cfi_def_cfa_register rbp
 14     mov dword ptr [rbp - 4], 0
 15     mov eax, dword ptr [rip + _a]
 16     mov dword ptr [rbp - 8], eax
 17     mov eax, dword ptr [rbp - 8]
 18     pop rbp
 19     ret
 20     .cfi_endproc
 21                                         ## -- End function
 22     .section    __DATA,__data
 23     .globl  _a                      ## @a
 24     .p2align    2
 25 _a:
 26     .long   5                       ## 0x5
 27 
 28 
 29 .subsections_via_symbols

Answer 1

RIP 相对寻址的 GAS 语法类似于 symbol + current_address (RIP)，但它实际上意味着 symbol关于 RIP .
与数字文字不一致:

[rip + 10]或 AT&T 10(%rip)表示该指令结束后 10 个字节

[rip + a]或 AT&T a(%rip)表示计算 rel32排量达到a , 不是 RIP + 符号值。 (GAS手册documents this特别解释)

[a]或 AT&T a是绝对地址，采用disp32寻址方式。这在 OS X 上不受支持，其中图像基地址始终在低 32 位之外。 (或者对于 mov 到/来自 al/ax/eax/rax，可以使用 64 位绝对 moffs 编码，但您不希望那样)。
Linux 位置相关可执行文件确实将静态代码/数据放在虚拟地址空间的低 31 位 (2GiB) 中，因此您可以/应该使用 mov edi, sym那里，但在 OS X 上你最好的选择是 lea rdi, [sym+RIP]如果您需要寄存器中的地址。 Unable to move variables in .data to registers with Mac x86 Assembly .

(在 OS X 中，约定是 C 变量/函数名称在 asm 中加上 _。在手写 asm 中，对于不想从 C 访问的符号，您不必这样做。)

NASM 在这方面不那么令人困惑:

[rel a]表示 [a] 的 RIP 相对寻址

[abs a]意味着 [disp32] .

default rel或 default abs设置用于 [a] 的内容.默认是(不幸的是)default abs ，所以你几乎总是想要一个 default rel .

示例与 .set符号值与标签

.intel_syntax noprefix
mov  dword ptr [sym + rip], 0x11111111
sym:

.equ x, 8 
inc  byte ptr [x + rip]

.set y, 32 
inc byte ptr [y + rip]

.set z, sym
inc byte ptr [z + rip]

gcc -nostdlib foo.s && objdump -drwC -Mintel a.out (在 Linux 上；我没有 OS X):

0000000000001000 <sym-0xa>:
    1000:       c7 05 00 00 00 00 11 11 11 11   mov    DWORD PTR [rip+0x0],0x11111111        # 100a <sym>    # rel32 = 0; it's from the end of the instruction not the end of the rel32 or anywhere else.

000000000000100a <sym>:
    100a:       fe 05 08 00 00 00       inc    BYTE PTR [rip+0x8]        # 1018 <sym+0xe>
    1010:       fe 05 20 00 00 00       inc    BYTE PTR [rip+0x20]        # 1036 <sym+0x2c>
    1016:       fe 05 ee ff ff ff       inc    BYTE PTR [rip+0xffffffffffffffee]        # 100a <sym>

(用 .o 反汇编 objdump -dr 会告诉你没有任何需要链接器填充的重定位，它们都是在汇编时完成的。)
请注意，只有 .set z, sym导致了一个关于计算。 x和 y最初来自纯数字文字，而不是标签，因此即使指令本身使用 [x + RIP] , 我们还有 [RIP + 8] .

(仅限 Linux 非 PIE):解决绝对地址 8写的。 RIP，你需要 AT&T 语法 incb 8-.(%rip) .我不知道在 GAS 中如何写 intel_syntax ; [8 - . + RIP]被 Error: invalid operands (*ABS* and .text sections) for '-' 拒绝.
当然，无论如何你都不能在 OS X 上这样做，除非是在图像库范围内的绝对地址。但是可能没有重定位可以保存要为 32 位 rel32 计算的 64 位绝对地址。

有关的:

How to load address of function or label into register此的 AT&T 版本

32-bit absolute addresses no longer allowed in x86-64 Linux?当您必须使用与位置无关的代码时，PIE 与非 PIE 可执行文件。