x86_64 Assembler + C = One Love

В данной заметке я опишу процесс вызова функций Си из ассемблера.
Попробуем вызвать printf(“Hello World!\n”); и exit(0);

section .rodata
    message: db "Hello, world!", 10, 0

section .text
    extern printf
    extern exit
    global main

main:
    xor	rax, rax
    mov	rdi, message    
    call printf
    xor rdi, rdi
    call exit

Все гораздо проще чем кажется, в секции .rodata мы опишем статичные данные, в данном случае строку “Hello, world!”, 10 это символ новой строки, также не забудем занулить ее.

В секции кода объявим внешние функции printf, exit библиотек stdio, stdlib, также объявим функцию входа main:

section .text
    extern printf
    extern exit
    global main

В регистр возврата из функции rax передаем 0, можно использовать mov rax, 0; но для ускорения используют xor rax, rax; Далее в первый аргумент передаем указатель на строку:

rdi, message

Далее вызываем внешнюю функцию Си printf:

main:
    xor	rax, rax
    mov	rdi, message    
    call printf
    xor rdi, rdi
    call exit

По аналогии делаем передачу 0 в первый аргумент и вызов exit:

    xor rdi, rdi
    call exit

Как говорят американцы:
Кто никого не слушает
Тот плов кушает @ Александр Пелевин

Источники

https://www.devdungeon.com/content/how-mix-c-and-assembly
https://nekosecurity.com/x86-64-assembly/part-3-nasm-anatomy-syscall-passing-argument
https://www.cs.uaf.edu/2017/fall/cs301/reference/x86_64.html

Исходный код

https://gitlab.com/demensdeum/assembly-playground

0

Hello World x86_64 ассемблер

В данной заметке я опишу процесс настройки IDE, написание первого Hello World на ассемблере x86_64 для операционной системы Ubuntu Linux.
Начнем с установки IDE SASM, ассемблера nasm:

sudo apt install sasm nasm

Далее запустим SASM и напишем Hello World:

global main

section .text

main:
    mov rbp, rsp      ; for correct debugging
    mov rax, 1        ; write(
    mov rdi, 1        ;   STDOUT_FILENO,
    mov rsi, msg      ;   "Hello, world!\n",
    mov rdx, msglen   ;   sizeof("Hello, world!\n")
    syscall           ; );

    mov rax, 60       ; exit(
    mov rdi, 0        ;   EXIT_SUCCESS
    syscall           ; );

section .rodata
    msg: db "Hello, world!"
    msglen: equ $-msg

Код Hello World взят из блога Джеймса Фишера, адаптирован для сборки и отладки в SASM. В документации SASM указано что точкой входа должна быть функция с именем main, иначе отладка и компиляция кода будет некорректной.
Что мы сделали в данном коде? Произвели вызов syscall – обращение к ядру операционной системы Linux с корректными аргументами в регистрах, указателем на строку в секции данных.

Под лупой

Рассмотрим код подробнее:

global main

global – директива ассемблера позволяющая задавать глобальные символы со строковыми именами. Хорошая аналогия – интерфейсы заголовочных файлов языков C/C++. В данном случае мы задаем символ main для функции входа.

section .text

section – директива ассемблера позволяющая задавать секции (сегменты) кода. Директивы section или segment равнозначны. В секции .text помещается код программы.

main:

Обьявляем начало функции main. В ассемблере функции называются подпрограммами (subroutine)

mov rbp, rsp

Первая машинная команда mov – помещает значение из аргумента 1 в аргумент 2. В данном случае мы переносим значение регистра rbp в rsp. Из комментария можно понять что эту строку добавил SASM для упрощения отладки. Видимо это личные дела между SASM и дебаггером gdb.

Далее посмотрим на код до сегмента данных .rodata, два вызова syscall, первый выводит строку Hello World, второй обеспечивает выход из приложения с корректным кодом 0.

Представим себе что регистры это переменные с именами rax, rdi, rsi, rdx, r10, r8, r9. По аналогии с высокоуровневыми языками, перевернем вертикальное представление ассемблера в горизонтальное, тогда вызов syscall будет выглядеть так:

syscall(rax, rdi, rsi, rdx, r10, r8, r9)

Тогда вызов печати текста:

syscall(1, 1, msg, msglen)

Вызов exit с корректным кодом 0:

syscall(60, 0)

Рассмотрим аргументы подробнее, в заголовочном файле asm/unistd_64.h находим номер функции __NR_write – 1, далее в документации смотрим аргументы для write:
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

Первый аргумент – файловый дескриптор, второй – буфер с данными, третий – счетчик байт для записи в дескриптор. Ищем номер файлового дескриптора для стандартного вывода, в мануале по stdout находим код 1. Далее дело за малым, передать указатель на буфер строки Hello World из секции данных .rodata – msg, счетчик байт – msglen, передать в регистры rax, rdi, rsi, rdx корректные аргументы и вызвать syscall.

Обозначение константных строк и длины описывается в мануале nasm:

message db 'hello, world'
msglen equ $-message

Достаточно просто да?

Источники

https://github.com/Dman95/SASM
https://www.nasm.us/xdoc/2.15.05/html/nasmdoc0.html
http://acm.mipt.ru/twiki/bin/view/Asm/HelloNasm
https://jameshfisher.com/2018/03/10/linux-assembly-hello-world/
http://www.ece.uah.edu/~milenka/cpe323-10S/labs/lab3.pdf
https://c9x.me/x86/html/file_module_x86_id_176.html
https://www.recurse.com/blog/7-understanding-c-by-learning-assembly
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%B4%D1%83%D1%80%D1%8B
https://www.tutorialspoint.com/assembly_programming/assembly_basic_syntax.html
https://nekosecurity.com/x86-64-assembly/part-3-nasm-anatomy-syscall-passing-argument
https://man7.org/linux/man-pages/man2/syscall.2.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Write_(system_call)

Исходный код

https://gitlab.com/demensdeum/assembly-playground

0