Macos x64 nasm：将内存地址推送到堆栈&；调用函数

我对Mac上的x64程序集非常陌生，所以我对在64位中移植一些32位代码感到困惑。
程序只需通过C标准库中的

printf

函数打印一条消息即可。
我从以下代码开始：

section .data
    msg db 'This is a test', 10, 0    ; something stupid here

section .text
    global _main
    extern _printf

_main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp       

    push    msg
    call    _printf

    mov     rsp, rbp
    pop     rbp
    ret

使用nasm以以下方式编译它：

$ nasm -f macho64 main.s

返回以下错误：

main.s:12: error: Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses

我已尝试解决该问题，将代码更改为：

section .data
    msg db 'This is a test', 10, 0    ; something stupid here

section .text
    global _main
    extern _printf

_main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp       

    mov     rax, msg    ; shouldn't rax now contain the address of msg?
    push    rax         ; push the address
    call    _printf

    mov     rsp, rbp
    pop     rbp
    ret

使用上面的

nasm

命令可以很好地编译，但是现在使用

gcc

将目标文件编译到实际程序时出现警告：

$ gcc main.o
ld: warning: PIE disabled. Absolute addressing (perhaps -mdynamic-no-pic) not
allowed in code signed PIE, but used in _main from main.o. To fix this warning,
don't compile with -mdynamic-no-pic or link with -Wl,-no_pie

由于这是一个警告而不是错误，我已经执行了

a.out

文件：

$ ./a.out
Segmentation fault: 11

---

希望所有人都知道我做错了什么。

根据x86 64位指令集的文档

PUSH只接受8、16和32位立即数（但允许64位寄存器和寄存器寻址内存块）

其中msg是64位立即地址，将不会像您发现的那样编译

---

64位库中定义的调用约定是什么

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它是期望堆栈上的参数，还是在参数位于寄存器中时使用快速调用约定？因为x86-64提供了更多的通用寄存器，所以快速调用约定被更频繁地使用。

64位OS X ABI大体上符合。其代码模型与小位置独立代码模型（PIC）非常相似，并解释了不同之处。在该代码模型中，使用RIP相对寻址直接访问所有本地和小型数据。正如Z boson在评论中指出的，64位Mach-O可执行文件的映像基超出了虚拟地址空间的前4个GiB，因此

push msg

不仅是将

msg

的地址放在堆栈上的无效方法，而且也是不可能的，因为

push

不支持64位立即值。代码应该类似于：

   ; this is what you *would* do for later args on the stack
lea   rax, [rel msg]  ; RIP-relative addressing
push  rax

---

但在这种特殊情况下，根本不需要将值推送到堆栈上64位调用约定要求将前6个整数/指针参数以该顺序准确地传递到寄存器

RDI

、

RSI

、

RDX

、

RCX

、

R8

和

R9

。前8个浮点或向量参数进入

XMM0

，

XMM1

，…，

XMM7

。只有在使用了所有可用寄存器或存在无法放入任何寄存器的参数（例如，80位

长双精度值）后，才使用堆栈。使用
MOV
（
QWORD
变体）执行64位即时推送，而不是
PUSH
。简单返回值在
RAX
寄存器中传回。调用者还必须为被调用者提供堆栈空间以保存一些寄存器

printf
是一个特殊的函数，因为它接受可变数量的参数。调用此类函数时，
AL
（RAX的低位字节）应设置为在向量寄存器中传递的浮点参数数。还请注意，
RIP
-对于位于代码2 GiB范围内的数据，首选相对寻址

以下是
gcc
如何翻译
printf（“这是一个测试”）编码到OS X上的程序集：

    xorl    %eax, %eax             # (1)
    leaq    L_.str(%rip), %rdi     # (2)
    callq   _printf                # (3)

L_.str:
    .asciz   "This is a test\n"

（这是AT&T样式的程序集，源在左侧，目标在右侧，寄存器名称的前缀为
%
，数据宽度编码为指令名称的后缀）

在
（1）
zero被放入
AL
（通过将整个RAX归零，避免部分寄存器延迟），因为没有传递浮点参数。在
（2）
中，字符串的地址加载到
RDI
中。请注意，该值实际上是如何偏离当前值的
RIP
。因为汇编器不知道这个值是什么，所以它会在对象文件中放入一个重新定位请求。然后链接器会看到重新定位，并在链接时输入正确的值

我不是NASM大师，但我认为以下代码应该可以做到这一点：

default rel             ; make [rel msg] the default for [msg]
section .data
    msg:  db 'This is a test', 10, 0    ; something stupid here

section .text
    global _main
    extern _printf

_main:
    push    rbp                 ; re-aligns the stack by 16 before call
    mov     rbp, rsp       

    xor     eax, eax            ; al = 0 FP args in XMM regs
    lea     rdi, [rel msg]
    call    _printf

    mov     rsp, rbp
    pop     rbp
    ret

尚未有答案解释NASM报告的原因

Mach-O 64-bit format does not support 32-bit absolute addresses

NASM不这样做的原因在手册的第3.3节“寻址模式”中解释，在他编写的标题为“64位模式下的32位绝对寻址”的小节中

32位绝对地址不能在Mac OS X中使用，因为在Mac OS X中，地址超过2^32个字节
默认

这在Linux或Windows上不是问题。事实上，我已经在上一次展示了它的工作原理。hello world代码使用32位绝对地址和elf64，运行良好

@HristoIliev建议使用rip相对寻址，但没有解释在Linux中使用32位绝对寻址也可以。事实上，如果您将
leardi，[rel msg]
更改为
leardi，[msg]
它可以与
nasm-efl64
一起正常组装和运行，但与
nasm-macho64
一起失败

像这样：

section .data
    msg db 'This is a test', 10, 0    ; something stupid here

section .text
    global _main
    extern _printf

_main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp       

    xor     al, al
    lea     rdi, [msg]
    call    _printf

    mov     rsp, rbp
    pop     rbp
    ret

您可以检查这是一个绝对32位地址，而不是与
objdump
相对的rip地址。然而，需要指出的是，首选的方法仍然是rip相对寻址。阿格纳在同一本手册中写道：

绝对没有理由对简单内存操作数使用绝对地址。撕开-
相对地址使指令更短，它们消除了在加载时重新定位的需要
它们在所有系统中都可以安全使用

那么，在64位模式下，什么时候会使用32位绝对地址呢？静态数组是一个很好的候选者。请参阅以下小节以64位模式寻址静态阵列。简单的情况是，例如：

mov eax, [A+rcx*4]

其中A是静态数组的绝对32位地址。这在Linux上可以很好地工作，但在Mac OS X上不能这样做，因为默认情况下映像库大于2^32。要在Mac OS X上实现这一点，请参阅Agner手册中的示例3.11c和3.11d。例如
mov eax, [A+rcx*4]

mov eax, [(imagerel A) + rbx + rcx*4]

lea rbx, [rel A]; rel tells nasm to do [rip + A]
mov eax, [rbx + 4*rcx] ; A[i]