linux 64ビットアセンブリと32ビットアセンブリの違いと互換性

32ビットアセンブリ「Linuxアセンブリ入門-32ビット」を参照
一、違う

システム呼び出し番号が異なります.例えばx 86のsys_writeは4,sys_exitは1です.x 86_64のsys_writeは1、sys_exitは60です.linuxシステム呼び出し番号は、実際には/usr/include/asm/unistd_に定義されています.32.hおよび/usr/include/asm/unistd_64.h中.

システム呼び出しで使用されるレジスタが異なり、x 86_64ではeaxに対応するraxを使用してシステム呼び出し番号を渡すが、x 86_64では、x 86のebx/ecx/edxではなく、rdi/rsi/rdxを使用して最初の3つのパラメータが伝達される.

32ビットプログラムの場合、int$0 x 80を呼び出してシステム呼び出しに入り、システム呼び出し番号をeaxに入力し、各パラメータはebx、ecx、edxの順序でレジスタに渡され、システム呼び出し戻り値はeaxレジスタに格納される.

64ビットプログラムの場合、syscallを呼び出してシステム呼び出しに入り、システム呼び出し番号をraxに入力し、各パラメータはrdi、rsi、rdxの順序でレジスタに渡され、システム呼び出し戻り値はraxレジスタに格納される.

システムコール「int 80」

ではなく「syscall」を使用

32ビットと64ビットプログラムのアドレス空間範囲は異なる.

例:
32ビット

global _start  
_start:  
        jmp short ender  
starter:  
        xor eax, eax    ;clean up the registers  
        xor ebx, ebx  
        xor edx, edx  
        xor ecx, ecx  
  
        mov al, 4       ;syscall write  
        mov bl, 1       ;stdout is 1  
        pop ecx         ;get the address of the string from the stack  
        mov dl, 5       ;length of the string  
        int 0x80  
  
        xor eax, eax  
        mov al, 1       ;exit the shellcode  
        xor ebx,ebx  
        int 0x80  
ender:  
        call starter    ;put the address of the string on the stack  
        db 'hello',0x0a  

64ビット

global _start           ; global entry point export for ld  
_start:  
    jump short string   ; get message addr  
code:  
    ; sys_write(stdout, message, length)  
    pop     rsi         ; message address  
    mov     rax, 1      ; sys_write  
    mov     rdi, 1      ; stdout  
    mov     rdx, 13     ; message string length + 0x0a  
    syscall  
  
    ; sys_exit(return_code)  
    mov     rax, 60     ; sys_exit  
    mov     rdi, 0      ; return 0 (success)  
    syscall  
  
string:  
    call    code  
    db 'Hello!',0x0a    ; message and newline

二、互換性
ハードウェア命令の互換性のため、32ビットのプログラムはユーザー状態で何の影響も受けずに実行され、カーネルは0 x 80番割り込みを32ビットプログラムのシステム呼び出しサービスとして保持しているため、32ビットプログラムは安全に0 x 80番割り込みをトリガーしてシステム呼び出しを使用することができ、カーネルは0 x 80割り込みのために別の新しいシステム呼び出しテーブルを配置しているため、したがって、データ型を一貫した64ビットタイプに安全に変換することができ、アプリケーションレベルに加えて2つのcライブラリが提供され、64ビットと32ビットプログラムを異なるライブラリにリンクすることができる.
三、インラインアセンブリ
1.プログラムコードと問題
まず、以下の簡単なCプログラム(test.c)を見ます.

#include 
int main(){
    char str[] = "Hello
";
    write(0, str, 6);
    return 0;
}

このプログラムはwrite関数を呼び出し、インタフェースは次のとおりです.

int write(int fd /*      */, const char* src /*     */， int len /*  */)

fdが0であるとコンソールに出力されることを示す.したがって、上記のプログラムの実行結果は、6の長さの文字列「Hello」をコンソールに出力することである.
コンソールでgcc testを呼び出す.c、正しく出力できます.
アセンブリコードの下でのシステム呼び出しプロセスをよりよく理解するために、上記のコードをインラインアセンブリのフォーマットに書き換えることができる(『asmインラインアセンブリでシステム呼び出しを実現する』)

test_asm_A.c
int main(){
    char str[] = "Hello
";
    asm volatile(
        "int $0x80
\t"
        :
        :"a"(4), "b"(0), "c"(str), "d"(6)
        );
    return 0;
}

ここで、4はwrite関数のシステム呼び出し番号であり、ebx/ecx/edxはシステム呼び出しの最初の3つのパラメータである.
しかしながら、gcc test_を実行するasm_A.cコンパイル後、プログラムを実行すると、プログラムに出力がないことがわかります.奇妙な問題は、次のようなtestを採用するとasm_B.cの書き方は、プログラムが正常に出力できる.

test_asm_B.c
#include 

int main(){
    char *str = (char*)malloc(7 * sizeof(char));
    strcpy(str, "Hello
");
    asm volatile(
        "int $0x80
\t"
        :
        :"a"(4), "b"(0), "c"(str), "d"(6)
        );
    free(str);
    return 0;
}

出力は次のとおりです.

[root@tsinghua-pcm C]# gcc test_asm_B.c
test_asm_B.c:    ‘main’ :
test_asm_B.c:4:2:   ：         ‘strcpy’    [    ]
  strcpy(str, "Hello
");
  ^
[root@tsinghua-pcm C]# ./a.out 
Hello
[root@tsinghua-pcm C]# cp inline_assembly.c test_asm_A.c
[root@tsinghua-pcm C]# gcc test_asm_A.c
[root@tsinghua-pcm C]# ./a.out 
[root@tsinghua-pcm C]# 

2つのコードの唯一の違いはtestです.asm_A.cのstrはスタック空間に格納され、test_asm_B.cのstrはスタック空間に格納される.
では、なぜ格納場所の違いが全く異なる結果をもたらすのでしょうか.
2.原因分析
上記コードを32ビットでコンパイルする、すなわちgcc test_asm_A.c-m 32とgcc test_asm_B.c-m 32では、2つのコードが正しく出力されていることがわかります.これは,上記のコードを32ビットでコンパイルすることで,正しい結果が得られることを示している.

[root@tsinghua-pcm C]# gcc test_asm_A.c -m32
[root@tsinghua-pcm C]# ./a.out 
Hello
[root@tsinghua-pcm C]# gcc test_asm_B.c -m32
test_asm_B.c:    ‘main’ :
test_asm_B.c:4:2:   ：         ‘strcpy’    [    ]
  strcpy(str, "Hello
");
  ^
[root@tsinghua-pcm C]# ./a.out 
Hello

-m 32フラグがない場合、gccはデフォルトで64ビットでコンパイルされます.32ビットと64ビットのプログラムは、コンパイル時に次のような違いがあります(上記).

32ビットと64ビットプログラムのアドレス空間範囲は異なる.

32ビットと64ビットプログラムのシステム呼び出し番号は異なり、本例のwriteのように32ビットシステムでは呼び出し番号4、64ビットシステムでは1である.

32ビットプログラムの場合、int$0 x 80を呼び出してシステム呼び出しに入り、システム呼び出し番号をeaxに入力し、各パラメータはebx、ecx、edxの順序でレジスタに渡され、システム呼び出し戻り値はeaxレジスタに格納される.

64ビットプログラムの場合、syscallを呼び出してシステム呼び出しに入り、システム呼び出し番号をraxに入力し、各パラメータはrdi、rsi、rdxの順序でレジスタに渡され、システム呼び出し戻り値はraxレジスタに格納される.

上の2つのコードを見ると、int$0 x 80を呼び出してシステム呼び出しに入りますが、64ビットでコンパイルすると、次のような異常が発生します.

プログラムのアドレス空間は64ビットアドレス空間である.

0 x 80番割り込みは32ビットシステム呼び出し関数であるため、システム呼び出しは32ビット方式で解釈される.すなわち、すべてのレジスタは32ビット低い値のみを考慮する.

プログラムに入力された各パラメータを見ると、システム呼び出し番号(4)、1番目と3番目のパラメータ(0と6)は32ビット以内であるが、strのアドレスは64ビットアドレスであり、0 x 80システム呼び出しでは32ビット低いのみが考慮される.
これでtest_asm_A.cは正しく実行できませんがtest_asm_B.cが正しく実行できる理由は明らかです.

test_asm_A.cではstrはスタック空間に格納されているが,スタック空間はシステムの高位から32ビット低いアドレスのみをとり,エラーアドレスが得られる.

test_asm_B.cでは、strはスタック空間に格納され、スタック空間はシステムの下位で開始される.このような小さなプログラムでは、strアドレスの上位32ビットは0であり、下位32ビットのみがゼロ値ではないため、遮断エラーは発生しない.

メモリスタックの場合は、Computer_を表示できます.Architecture/x 86/命令システム/下内容
表示、test_asm_B.cが正しく実行されるのは偽物にすぎない.スタック空間は低位から始まるため,開拓空間が多すぎてスタック空間も高位に入ると,このコードも同様にエラーになる可能性がある.
3.64ビットシステムのシステム呼び出しコード
64ビットシステムで正しく出力できるasmシステム呼び出しコードを与えます.

//test_asm_C.c
int main(){
    char str[] = "Hello
";
    //  ：64      ，write      1
    asm volatile(
        "mov %2, %%rsi
\t"
        "syscall"
        :
        :"a"(1), "D"(0), "b"(str), "d"(6)
        );
    return 0;
}