PIC寄存器（%ebx）的作用是什么？

Question

我用C++编写了一个“危险”的程序，它在不同的堆栈帧之间跳来跳去。目标是从调用堆栈的最低级别跳到一个调用者，做一些事情，然后再次跳回，每次跳过中间所有的调用。

我通过手动更改堆栈基地址（设置%ebp）并跳转到标签地址来实现。这完全有效，gcc和icc都可以使用，而且没有任何堆栈损坏。那天这个程序能正常工作让我非常开心。

现在我正在将同样的程序用C语言重新编写，但它不能正常工作。特别是在使用gcc v4.0.1（Mac OS）时无法正常工作。一旦我跳到新的堆栈帧（正确设置堆栈基指针），以下指令会执行，在调用fprintf之前列出的最后一条指令崩溃，解除对NULL的引用：

lea    0x18b8(%ebx), %eax
mov    (%eax), %eax
mov    (%eax), %eax

我做了一些调试，发现通过手动设置%ebx寄存器，在切换堆栈帧时（使用我在第一个函数离开前观察到的值），可以解决错误。我读到这个寄存器在gcc中处理“位置无关代码”。

什么是位置无关代码？位置无关代码如何工作？此寄存器指向什么？

- Andres Jaan Tack

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您可以考虑使用setjmp/longjmp来实现此功能，而无需直接操作%ebx。 - Max Lybbert

总的来说，是的，你是正确的。在这种情况下，我需要能够跳转到调用者，执行一些其他函数，然后再跳回到被调用者。使用setjmp/longjmp，被调用者的堆栈将被另一个函数覆盖。 - Andres Jaan Tack

Answer 1

EBX指向全局偏移表。参见有关i386上PIC的此引用。该链接解释了什么是PIC以及如何使用EBX。

- Naaff

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现代GCC并不总是使用EBX寄存器；至少在叶子函数中，它有时会使用EAX、ECX或EDX（临时寄存器）作为GOT指针。在这个编译器探索器输出的g++7.3 -O3 -m32 https://godbolt.org/g/UfPVRF中，请注意两个不同的函数使用的两个不同的thunk。 - Peter Cordes

Answer 2

PIC是一种动态重新定位加载的代码。非PIC的代码在链接时设置跳转和调用地址。PIC有一个表格引用所有这些值存在的位置，类似于.dll。

当图像被加载时，装载器将动态更新这些值。其他方案引用定义“基础”的数据值，目标地址通过对基础进行计算来确定。基础通常由装载器再次设置。

最后，其他方案使用各种跳板，调用已知相对偏移量。相对偏移量包含由装载器更新的代码和/或数据。

选择不同方案的原因有所不同。有些运行速度快，但加载速度较慢。有些加载速度快，但运行时性能较差。

- Christopher