我可以在x86-64中使用gcc为不同变量选择RIP相对寻址还是绝对寻址

Question

我编写了自己的链接脚本，将不同的变量放入两个不同的数据部分（A和B）。

A链接到零地址；B链接到代码附近，并且位于高地址空间（高于4G，不适用于x86-64中的常规绝对寻址）。

A可以通过绝对寻址访问，但不能通过RIP相对访问；可以通过相对RIP寻址来访问B，但不是绝对寻址；

我的问题：有什么方法可以为gcc中的不同变量选择相对于RIP的地址还是绝对地址？也许带有#pragma之类的注释？

Answer 1

[无需破解GCC源代码，您不会让它发出32位绝对地址，但是在某些情况下，gcc将使用64位绝对地址。

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-mcmodel=medium将大对象放在单独的部分中，对大数据部分使用64位绝对地址。 （通过-mlarge-data-threshold=设置所有对象都必须同意的大小阈值）。但对于其他所有变量，仍使用相对RIP。

有关不同内存模型的更多信息，请参见x86-64 System V ABI文档。和/或-mcmodel=和-mlarge-data-threshold=的GCC文档：https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/x86-Options.html默认值为-mcmodel=small：所有其他内容均在2GiB之内，因此RIP相对有效。对于非PIE可执行文件，这是虚拟地址空间的低2GiB，因此静态地址可以是32位绝对符号或零扩展立即数，或在寻址模式下为disp32。

int a[1000000];
int b[1];

int fa() {   return a[0];  }
int fb() {   return b[0];  }

ASM输出（Godbolt）：

# gcc9.2 -O3 -mcmodel=medium
fa():
        movabs  eax, DWORD PTR [a]     # 64-bit absolute address, special encoding for EAX
        ret
fb():
        mov     eax, DWORD PTR b[rip]
        ret

要加载到AL / AX / EAX / RAX以外的寄存器中，GCC将使用movabs r64, imm64作为地址，然后使用mov reg, [reg]。

[A部分，您不会让gcc使用32位绝对寻址。它将始终使用64位绝对寻址，从不使用[array + rdx*4]或[abs foo]（NASM语法）。而且，永远不要mov edi, msg（imm32）将地址放入寄存器，总是要mov rdi, qword msg（imm64）。

GCC将b放在.lbss部分中，并将a放在常规.bss中。大概您可以在[]上使用__attribute__((section("name")))

        .globl  b
        .section        .lbss,"aw"           # "aw" = allocate(?), writeable
        .align 32
        .size   b, 4000000
b:
        .zero   4000000

        .globl  a
        .bss                      # shortcut for .section
        .align 4
a:
        .zero   4
不起作用的东西：

• __attribute__((optimize("mcmodel=large")))（按功能）。实际上不起作用，而且每个功能也不是每个变量。

• https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Variable-Attributes.html没有记录任何与内存模型或大小有关的x86或公共变量属性。唯一x86特定的变量属性是ms vs gcc结构布局。

有一些函数和类型的x86特定属性，但这些无济于事。

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可能的黑客：

将所有A部分变量放入一个大结构中，大于所有B部分全局/静态对象。可能在最后用一个虚拟数组填充它以使其更大：您的链接程序脚本可能可以避免为该虚拟数组实际分配额外的空间。

然后使用-mcmodel=medium mlarge-data-threshold=那个大小进行编译。