SIGSEGV 使用程序集访问数组元素时

SIGSEGV When accessing array element using assembly

本文关键字：数组元素 访问 程序集 SIGSEGV      更新时间：2023-10-16

背景：

我是组装新手。当我学习编程时，我制作了一个程序，可以实现高达 1000 * 1000 的乘法表。表格的格式使每个答案都排在factor1 << 10 | factor2行上(我知道，我知道，它并不漂亮(。然后将这些表加载到一个数组中：int* tables .空行用 0 填充。下面是指向表文件的链接 (7.3 MB(。我知道使用汇编不会加快速度，但我只是想为了好玩(和一些练习(。

问题：

我正在尝试将此代码转换为内联程序集(tables是全局的(：

int answer;
// ...
answer = tables [factor1 << 10 | factor2];

这就是我想出的：

asm volatile ( "shll $10, %1;"
           "orl %1, %2;"
           "movl _tables(,%2,4), %0;" : "=r" (answer) : "r" (factor1), "r" (factor2) );

我的C++代码工作正常，但我的程序集失败了。与我的C++相比，我的组件(尤其是movl _tables(,%2,4), %0;零件(有什么问题

我做了什么来解决它：

我使用了一些随机数：89 796 作为factor1和factor2。我知道89 << 10 | 786有一个元素(91922(——用C++验证了这一点。当我用gdb运行它时，我得到一个SIGSEGV：

程序接收信号SIGSEGV，分段错误。

在这一行：

"movl _tables(,%2,4), %0;" : "=r" (answer) : "r" (factor1), "r" (factor2) );

我在asm周围添加了两种方法，这就是我知道asm块在拆卸中的位置的方式。

拆卸我的asm块：

从objdump -M att -d的拆卸看起来不错(虽然我不确定，正如我所说，我是组装新手(：

402096: 8b 45 08                mov    0x8(%ebp),%eax
402099: 8b 55 0c                mov    0xc(%ebp),%edx
40209c: c1 e0 0a                shl    $0xa,%eax
40209f: 09 c2                   or     %eax,%edx
4020a1: 8b 04 95 18 e0 47 00    mov    0x47e018(,%edx,4),%eax
4020a8: 89 45 ec                mov    %eax,-0x14(%ebp)

从objdump -M intel -d拆卸：

402096: 8b 45 08                mov    eax,DWORD PTR [ebp+0x8]
402099: 8b 55 0c                mov    edx,DWORD PTR [ebp+0xc]
40209c: c1 e0 0a                shl    eax,0xa
40209f: 09 c2                   or     edx,eax
4020a1: 8b 04 95 18 e0 47 00    mov    eax,DWORD PTR [edx*4+0x47e018]
4020a8: 89 45 ec                mov    DWORD PTR [ebp-0x14],eax

据我了解，它将我的void calc ( int factor1, int factor2 )函数的第一个参数移动到eax中。然后它将第二个参数移动到 edx 中。然后它将eax向左移动 10 并用 edx or 。一个 32 位整数是 4 个字节，所以[edx*4+base_address] .将结果移动到eax，然后将eax放入int answer(我猜这是在堆栈-0x14(。我真的看不出有什么大问题。

反汇编编译器的.exe：

当我用普通C++(answer = tables [factor1 << 10 | factor2];(替换asm块并将其反汇编时，这就是我在英特尔语法中得到的：

402096: a1 18 e0 47 00          mov    eax,ds:0x47e018
40209b: 8b 55 08                mov    edx,DWORD PTR [ebp+0x8]
40209e: c1 e2 0a                shl    edx,0xa
4020a1: 0b 55 0c                or     edx,DWORD PTR [ebp+0xc]
4020a4: c1 e2 02                shl    edx,0x2
4020a7: 01 d0                   add    eax,edx
4020a9: 8b 00                   mov    eax,DWORD PTR [eax]
4020ab: 89 45 ec                mov    DWORD PTR [ebp-0x14],eax

AT&T 语法：

402096: a1 18 e0 47 00          mov    0x47e018,%eax
40209b: 8b 55 08                mov    0x8(%ebp),%edx
40209e: c1 e2 0a                shl    $0xa,%edx
4020a1: 0b 55 0c                or     0xc(%ebp),%edx
4020a4: c1 e2 02                shl    $0x2,%edx
4020a7: 01 d0                   add    %edx,%eax
4020a9: 8b 00                   mov    (%eax),%eax
4020ab: 89 45 ec                mov    %eax,-0x14(%ebp)

我不太熟悉英特尔语法，所以我只是尝试理解AT&T语法：

它首先将tables数组的基址移动到 %eax 中。然后，将第一个参数移动到%edx 中。它将%edx向左移动 10，然后使用第二个参数将其or。然后，通过将%edx向左移动 2，它实际上将%edx乘以 4。然后，它将其添加到%eax(数组的基址(。所以，基本上它只是这样做：[edx*4+0x47e018](英特尔语法(或0x47e018(,%edx,4) AT&T。它将它进入%eax的元素的值移动到 int answer .这种方法更"扩展"，但它的作用与我的手写程序集相同！那么，为什么我在编译器工作正常的情况下给出SIGSEGV呢？

我敢打赌(从反汇编中(tables是指向数组的指针，而不是数组本身。

所以你需要：

 asm volatile ( "shll $10, %1;"
        movl  _tables,%%eax
       "orl %1, %2;"
       "movl (%%eax,%2,4)",
       : "=r" (answer) : "r" (factor1), "r" (factor2) : "eax" )

(不要忘记最后一行中多余的杂音(。

当然有变化，如果代码处于循环中，这可能会更有效：

 asm volatile ( "shll $10, %1;"
       "orl %1, %2;"
       "movl (%3,%2,4)",
       : "=r" (answer) : "r" (factor1), "r" (factor2), "r"(tables) )

这是对 Mats Petersson 答案的补充 - 我写它只是因为我不清楚为什么 OP 对反汇编的分析(他的汇编和编译器生成的反汇编是等价的(是不正确的。

正如 Mats Petersson 所解释的那样，问题在于tables实际上是指向数组的指针，因此要访问元素，您必须取消引用两次。现在对我来说，在编译器生成的代码中，这种情况发生在哪里并不明确。罪魁祸首是这句看起来很无辜的台词：

a1 18 e0 47 00          mov    0x47e018,%eax

对于未经训练的眼睛(包括我的眼睛(，这可能看起来像是0x47e018的值被移动到eax，但实际上并非如此。相同操作码的英特尔语法表示为我们提供了线索：

a1 18 e0 47 00          mov    eax,ds:0x47e018

啊 - ds: - 所以它实际上不是一个值，而是一个地址！

对于现在想知道的任何人，以下是将值0x47e018移动到eax的操作码和 ATT 语法程序集：

b8 18 e0 47 00          mov    $0x47e018,%eax
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