如何使用 nasm、x86_64、linux 函数修改堆栈（使用 `ret` 关键字）？

Question

TL；博士

如何在使用

ret

时修改堆栈或在使用其他东西时实现类似的效果？

世界你好，

我正在尝试为我的语言制作一个编译器， 目前一切都是内联的，它使得 某些步骤的编译速度很慢，所以今天我决定 不过，尝试使用函数来优化它 它一直出现段错误，然后我意识到

这似乎不起作用：

;; main.s

BITS 64
segment .text

global _start

exit:
    mov rax, 60  ;; Linux syscall number for exit
    pop rdi      ;; Exit code
    syscall
    ret

write:
    mov rax, 1  ;; Linux syscall number for write
    mov rdi, 1  ;; File descriptor (1 = stdout)
    pop rsi     ;; Pointer to string
    pop rdx     ;; String length
    syscall
    ret

_start:
    mov rax, msg_len
    push rax

    mov rax, msg
    push rax

    call write

    mov rax, 0
    push rax

    call exit


segment .data

msg: db "Hello, world!", 10
msg_len: equ $-msg

我的输出是......有问题的：

$ nasm -felf64 main.s
$ ld -o main main.s
$ ./main
PHello, world!
@       @ @$@ @+ @2 @main.sexitwritemsgmsg_len__bss_start_edata_end.symtab.strtab.shstrtab.text.data9! @  !77!'Segmentation fault

• $?

  （退出代码）是

  139

  （段错误）

虽然所有内联都有效：

;; main1.s

BITS 64
segment .text

global _start

_start:
    mov rax, msg_len
    push rax

    mov rax, msg
    push rax

    mov rax, 1  ;; Linux syscall number for write
    mov rdi, 1  ;; File descriptor (1 = stdout)
    pop rsi     ;; Pointer to string
    pop rdx     ;; String length
    syscall

    mov rax, 0
    push rax

    mov rax, 60  ;; Linux syscall number for exit
    pop rdi      ;; Exit code
    syscall

segment .data

msg: db "Hello, world!", 10
msg_len: equ $-msg

我的输出完全正常：

$ nasm -felf64 main1.s
$ ld -o main1 main1.o
$ ./main1
Hello, world!

• $?

  （退出代码）是

  0

  （在汇编中指定，表示成功）

所以现在我很困惑，因为我是新手 在集会时该怎么做，即使我发现相关 解决方案如

• NASM 在 ret 之前推送

我仍然很困惑如何接受它...... 有什么办法可以做到这一点还是我只能内联？我是否应该将汇编器从 nasm 全部切换到其他东西？

提前致谢

Answer 1

tl；博士

请记住，

call

是技术上a

push rip

，而

ret

是技术上a

pop rip

，所以你在示例中几乎搞乱了你的堆栈，因为你无意中将它弹出到了错误的位置。

更多答案

虽然你可能应该正确地学习调用约定是如何工作的，但我将尝试一个答案来简单地“软化”这个想法，并为了学习的乐趣。

抽象地说，为了拥有函数，你必须有一个叫做 栈帧 的东西，否则你会很难管理局部变量并让

ret

工作。在 x86_64 上，堆栈帧几乎由一些按顺序组成。

• 函数参数，如果有的话⁰，
  • 如果某些参数在寄存器中传递，则可以省略。
• 退货地址，

  • call

    指令会将其压入堆栈。
  • 您需要确保

    ret

    指令将其从堆栈中弹出。
• 可选一个框架指针，
  • 如果您的堆栈以动态量增长，这可以跟踪帧的开始。
  • 否则，如果您提前知道堆栈大小，则它是可选的。
• 然后是堆栈上的本地状态。

只要执行保持在你的小汇编空间内，从技术上讲，你就可以自由地传递参数，但是你想要¹，只要你知道像

call

和

ret

这样的指令如何操作堆栈。在我看来，最简单的方法是使其基于堆栈，这样您的编译器就不需要担心寄存器分配了²。

为了简单起见，我建议使用类似 x86 约定但应用于 x86_64 的内容，因为您似乎使用的是 64 位代码。也就是说，调用者函数会将

push

所有参数放入堆栈（通常以相反的顺序），然后

call

被调用者函数。例如，对于 3 参数函数，您的堆栈最终会看起来像这样（请注意堆栈的顶部实际上位于底部）。

+----------------+
| argument 2     |
+----------------+
| argument 1     |
+----------------+
| argument 0     |
+----------------+
| return address |
+----------------+
| local state    |
| ...            |
+----------------+

此外，我注意到您从未真正使用过

rsp

寄存器。根据编译器的设计，从技术上讲，您可以避免这种情况。无论如何，我相信像 JVM 这样的堆栈机器完全依赖于压入和弹出。只要您的推入和弹出匹配（尤其是

call

和

ret

，它们充当特殊的推入和弹出），就应该没问题。

---

⁰ Windows 实际上在这里至少分配了额外的 32 个字节用于参数溢出，但在这种情况下您可能可以忽略它。

¹ 有特定的调用约定规定参数如何从调用者传递到被调用者并返回。除了您的编程练习之外，我强烈建议您阅读它们的工作原理，以便您的编译器可以输出可以轻松调用的代码，并轻松调用编译器未发出的函数，或者采用 Nate 提到的第四种方式。

²

goto 1