如何在64位汇编程序中使用RIP相对寻址？

Question

如何在Linux AMD64架构的汇编程序中使用RIP相对寻址？我正在寻找一个简单的例子（Hello World程序），演示如何使用AMD64 RIP相对寻址模式。

例如，下面的64位汇编程序用于普通（绝对寻址）：

.text
    .global _start

_start:
    mov $0xd, %rdx

    mov $msg, %rsi
    pushq $0x1
    pop %rax
    mov %rax, %rdi
    syscall

    xor %rdi, %rdi
    pushq $0x3c
    pop %rax
    syscall

.data
msg:
    .ascii    "Hello world!\n"

我猜使用RIP相对寻址的相同程序可能是这样的:

.text
    .global _start

_start:
    mov $0xd, %rdx

    mov msg(%rip), %rsi
    pushq $0x1
    pop %rax
    mov %rax, %rdi
    syscall

    xor %rdi, %rdi
    pushq $0x3c
    pop %rax
    syscall

msg:
    .ascii    "Hello world!\n"

正常版本在以下编译条件下能够运行良好：

as -o hello.o hello.s && ld -s -o hello hello.o && ./hello

但是我不能让 RIP 版本正常工作。

有任何想法吗？

--- 编辑 ----

Stephen Canon的答案让RIP版本可以工作。

现在，当我反汇编RIP版本的可执行文件时，我得到：

objdump -d hello

0000000000400078 <.text>:
  400078: 48 c7 c2 0d 00 00 00  mov    $0xd,%rdx
  40007f: 48 8d 35 10 00 00 00  lea    0x10(%rip),%rsi        # 0x400096
  400086: 6a 01                 pushq  $0x1
  400088: 58                    pop    %rax
  400089: 48 89 c7              mov    %rax,%rdi
  40008c: 0f 05                 syscall 
  40008e: 48 31 ff              xor    %rdi,%rdi
  400091: 6a 3c                 pushq  $0x3c
  400093: 58                    pop    %rax
  400094: 0f 05                 syscall 
  400096: 48                    rex.W
  400097: 65                    gs
  400098: 6c                    insb   (%dx),%es:(%rdi)
  400099: 6c                    insb   (%dx),%es:(%rdi)
  40009a: 6f                    outsl  %ds:(%rsi),(%dx)
  40009b: 20 77 6f              and    %dh,0x6f(%rdi)
  40009e: 72 6c                 jb     0x40010c
  4000a0: 64 21 0a              and    %ecx,%fs:(%rdx)

这展示了我试图实现的目标：lea 0x10（%rip），%rsi加载lea指令后17个字节的地址，即地址0x400096，可以找到“Hello world”字符串，从而产生位置无关代码。

- Erik

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为什么在0x10之后还有17个字节（0x10是第16个字节）？ - fadedbee

https://www.tortall.net/projects/yasm/manual/html/nasm-effaddr.html说：“RIP是指令指针寄存器，它包含紧随当前指令之后的位置的地址”，但是“lea”指令长度为七个字节，而不是一个字节。 - fadedbee

相关：如何将函数或标签的地址加载到寄存器中涵盖了RIP相对LEA以及针对非PIE可执行文件优化mov $msg，%esi的方法。（或者在代码模型中使用movabs 64位绝对地址，其中您拥有超过2GiB的代码+静态数据。） - Peter Cordes

Answer 1

我认为您想要将字符串的地址加载到%rsi中；您的代码尝试从该地址加载四字节而不是地址本身。您需要：

lea msg(%rip), %rsi

如果我没记错的话。不过，我没有Linux系统可以测试。

- Stephen Canon

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如果使用"lea msg(%rsp), %rsi"代替"lea msg(%rip), %rsi"（或任何寄存器但不是rip），则添加的是mes标签本身的地址，而不是从当前提供的寄存器值的偏移量。例如，如果msg在地址0x1FF，则使用"lea msg(%rsp), %rsi"会导致rsi = *(rsp + 0x1FF)，而不是rsi = *((rsp - 0x1FF) + rsp)，因为反汇编器给出了0x10（％rip）的距离，因为当前rip和msg之间的距离为0x10字节。但我找不到文档中有关于计算rip和其他寄存器之间差异的说明。 - user2808671

@StephenCanon 这在 x86_64 上可以工作，那么在 32 位汇编中，lea msg（%rip），%rsi 的等效指令是什么？ - Zibri

@Zibri: 没有独立于位置的方法，这就是为什么AMD64添加了RIP相对寻址。在Linux下，编译器使用相对于GOT的偏移量。当然，在依赖于位置的32位代码中，您可以像在依赖于位置的64位代码中一样使用 mov $msg,%esi（在Linux下，静态符号地址已知在虚拟地址空间的低2GiB中，非PIE可执行文件） 。 - Peter Cordes

@user2808671：是的，msg（%rip）是一个特殊情况，它表示相对于RIP的符号，而不是绝对地址+ RIP。https://sourceware.org/binutils/docs/as/i386_002dMemory.html底部记录了这一点。 - Peter Cordes