assembly - 你能从机器代码中判断一条指令是否可重定位吗？

Question

根据 Assemblers And Loaders (一本关于汇编器工作原理的 24 年前的书):

...a one-pass assembler cannot generate a relocatable object file. The type of the instruction (absolute or relocatable) can be determined only by examining the original source instruction. The one-pass assembler loads the machine instructions directly in memory. Once in memory, the instruction is just a number. By looking at a machine instruction in memory, it is impossible to tell whether the original instruction was absolute or relocatable.

书上给出了如下一条可重定位和一条绝对指令的伪代码:

    JMP TO
    ...
TO: ADD 1,2

第一条指令使用符号 TO，第二条指令将寄存器“​​1”和寄存器“2”中的值相加。

据我了解，您不需要源代码就知道第一条指令的机器代码是可重定位的。应该可以使用操作码表来确定它是 JMP 指令，并且它必须跳转到需要可重定位的地址。

我的假设是否正确？

背景:虽然这本书很旧，但我正在阅读它以更好地理解 6502 和 65816 等旧 CPU 的汇编。

Answer 1

您的书具有误导性，单程汇编器(正如大多数人所理解的术语)可以通过发出称为重定位的特殊数据来生成可重定位的目标文件，该数据告诉链接器/加载器如何重定位代码。这本书似乎使用了“一次性汇编程序”的特定定义，根据其自身的定义，该汇编程序无法输出带有重定位的“可重定位目标文件”。

然而，一般来说，您无法判断给定的机器代码指令是否可重定位，除非有一组重定位可用于判断什么是可重定位的或不可重定位的(以及如何重定位不可重定位的指令) ).某些指令使其显而易见，例如，您可以根据目标地址的编码方式判断 JMP TO 指令是否可重定位。如果目标地址被编码为 JMP 指令地址的相对偏移量，那么它是可重定位的。另一方面，如果被编码为绝对地址，则指令不可重定位。在第一种情况下，程序可以在不修改的情况下重新定位到内存中，并且 JMP 指令仍将跳转到相同的代码。在第二种情况下，JMP 指令将始终跳转到相同的地址，无论代码已重新定位到何处，除非将指令更改为跳转到正确的位置。

在 x86 汇编中，第一种情况的具体示例如下:

0056: EB 10     JMP LO

指令中的第一个字节是操作码EB(我在这里使用的数字都是十六进制的)，它表示具有8 位相对偏移量的near JMP 指令。指令中的第二个字节是 8 位相对偏移量。它实际上是相对于后面指令的开始，所以跳转到的地址是0056 + 2 + 10或0068。

在 6502 汇编中，第二种情况的例子是:

0056: 4C 68 00   JMP LO

在这种情况下，操作码字节 4C 表示 JMP 指令已使用 2 字节绝对地址编码到指令中。接下来的两个字节以小端字节顺序构成该地址:0068。

另一个简单的例子是ADD 1,2，它只使用寄存器。由于不涉及地址，因此可以在不修改的情况下重定位指令，因为指令中没有编码地址。问题在于像 ADD #1000,2 这样的指令，它将字面值 1000 添加到寄存器 2 中存储的值。在这种情况下，数字 1000 被编码在指令中，没有办法知道该号码是否被用作地址。脱离上下文，无法知道指令中是否包含编码地址。

16 位 x86 汇编语言中的 ADD #1000,2 示例如下:

0068: 81 C3 EB 03    ADD BX, 1000

指令 EB 03 的最后两个字节是十进制值 1000，是指令的立即数(文字)操作数的编码位置。该指令将 1000 添加到 BX 寄存器。没有更多的上下文就不可能知道 1000 是否应该是一个地址。例如，代码可能会计算从地址 1000 开始的表中某物的地址。

你可能想找另一本书，因为它似乎花了很多时间来处理 24 年前已经过时并且今天完全过时的机器架构。