第九周x86-64指令系统
第1讲 x86-64指令系统概述
第2讲 x86-64的基本指令
1.x86-64传送指令（16分钟）
2.x86-64算术、逻辑运算指令（20分钟）
3.x86-64逆向工程举例（17分钟）
第3讲 x86-64的过程调用
1.x86-64过程调用的参数传递方式（16分钟）
long int sample(long int *xp, long int y)
{
long int t = *xp + y;
*xp = t;
return t;
}
執行gcc -O1 -S -m32 sample.c
.file "sample.c"
.text
.globl sample
.type sample, @function
sample:
.LFB0:
.cfi_startproc
movl 4(%esp), %edx
movl (%edx), %eax
addl 8(%esp), %eax
movl %eax, (%edx)
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size sample, .-sample
.ident "GCC: (Ubuntu 11.3.0-1ubuntu1~22.04) 11.3.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
執行gcc -O1 -S -m64 sample.c
.file "sample.c"
.text
.globl sample
.type sample, @function
sample:
.LFB0:
.cfi_startproc
endbr64
movq %rsi, %rax
addq (%rdi), %rax
movq %rax, (%rdi)
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size sample, .-sample
.ident "GCC: (Ubuntu 11.3.0-1ubuntu1~22.04) 11.3.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.section .note.gnu.property,"a"
.align 8
.long 1f - 0f
.long 4f - 1f
.long 5
0:
.string "GNU"
1:
.align 8
.long 0xc0000002
.long 3f - 2f
2:
.long 0x3
3:
.align 8
4:
2.x86-64过程调用举例（24分钟）
void test(char a,char *ap,short b,short *bp,int c,int *cp,long d,long *dp)
{
*ap += a;
*bp += b;
*cp += c;
*dp += d;
}
long caller()
{
char a =1 ;
short b = 2;
int c = 3;
long d = 4;
test(a,&a,b,&b,c,&c,d,&d);
return a*b+c*d;
}
.file "sample.c"
.text
.globl test
.type test, @function
test:
.LFB0:
.cfi_startproc
endbr64
movq 16(%rsp), %rax
addb %dil, (%rsi)
addw %dx, (%rcx)
addl %r8d, (%r9)
movq 8(%rsp), %rdx
addq %rdx, (%rax)
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size test, .-test
.globl caller
.type caller, @function
caller:
.LFB1:
.cfi_startproc
endbr64
movl $56, %eax
ret
.cfi_endproc
.LFE1:
.size caller, .-caller
.ident "GCC: (Ubuntu 11.3.0-1ubuntu1~22.04) 11.3.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.section .note.gnu.property,"a"
.align 8
.long 1f - 0f
.long 4f - 1f
.long 5
0:
.string "GNU"
1:
.align 8
.long 0xc0000002
.long 3f - 2f
2:
.long 0x3
3:
.align 8
4:
3.IA-32和x86-64的比较举例（15分钟）
#include <stdio.h>
void test(char a,char *ap,short b,short *bp,int c,int *cp,long d,long *dp)
{
*ap += a;
*bp += b;
*cp += c;
*dp += d;
}
long caller()
{
char a =1 ;
short b = 2;
int c = 3;
long d = 4;
test(a,&a,b,&b,c,&c,d,&d);
return a*b+c*d;
}
int main()
{
double a = 10;
printf("a = %d\n",a);
}
在WSL2Ubuntu22.04LTS系统上输出结果a = -310744488是个随机值
.file "sample.c"
.text
.globl test
.type test, @function
test:
.LFB23:
.cfi_startproc
endbr64
movq 16(%rsp), %rax
addb %dil, (%rsi)
addw %dx, (%rcx)
addl %r8d, (%r9)
movq 8(%rsp), %rdx
addq %rdx, (%rax)
ret
.cfi_endproc
.LFE23:
.size test, .-test
.globl caller
.type caller, @function
caller:
.LFB24:
.cfi_startproc
endbr64
movl $56, %eax
ret
.cfi_endproc
.LFE24:
.size caller, .-caller
.section .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
.LC1:
.string "a = %d\n"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB25:
.cfi_startproc
endbr64
subq $8, %rsp
.cfi_def_cfa_offset 16
movsd .LC0(%rip), %xmm0
leaq .LC1(%rip), %rsi
movl $1, %edi
movl $1, %eax
call __printf_chk@PLT
movl $0, %eax
addq $8, %rsp
.cfi_def_cfa_offset 8
ret
.cfi_endproc
.LFE25:
.size main, .-main
.section .rodata.cst8,"aM",@progbits,8
.align 8
.LC0:
.long 0
.long 1076101120
.ident "GCC: (Ubuntu 11.3.0-1ubuntu1~22.04) 11.3.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
.section .note.gnu.property,"a"
.align 8
.long 1f - 0f
.long 4f - 1f
.long 5
0:
.string "GNU"
1:
.align 8
.long 0xc0000002
.long 3f - 2f
2:
.long 0x3
3:
.align 8
4:
第九周小测验
1以下有关IA-32和x86-64之间比较的叙述中，错误的是（D ）。
A.IA-32的通用寄存器有8个，而x86-64的通用寄存器有16个
B.IA-32的字长为32位，x86-64的字长为64位并兼容IA-32
C.IA-32的通用寄存器为8/16/32位，而x86-64的通用寄存器为8/16/32/64位
D.(unsigned) long型变量在IA-32和x86-64中的长度都是64位（四字）
解释：long型变量在IA-32中的长度是32位
2以下有关x86-64寄存器的叙述中，错误的是（ D ）。
A.128位的XMM寄存器从原来IA-32中的8个增加到16个
B.用来存放将要执行的指令的地址的指令指针寄存器为64位的RIP
C.基址寄存器和变址寄存器都可以是任意一个64位的通用寄存器
D.任何浮点操作数都被分配在浮点寄存器栈（ST(0)~ST(7)）中
3以下有关x86-64对齐方式的叙述中，错误的是（B ）。
A.int、float型数据必须按4字节边界对齐
B.long double型数据在内存占12字节空间（96位）
C.long、double、指针型数据必须按8字节边界对齐
D.short型数据必须按2字节边界对齐
解释：long double型数据在内存占16字节空间（128位），实际只用80位
4以下有关x86-64传送指令的叙述中，错误的是（B ）。
A.movl相当于movzlq，能将目的寄存器高32位清0
B.pushq和popq分别对ESP寄存器减8和加8
C.相比IA-32，增加了movq指令，可传送64位数据
D.movzbq的功能是将8位寄存器内容零扩展为64位
解释：pushq和popq分别对RSP寄存器减8和加8
5假定变量x的类型为int，对于变量y的初始化声明“long y=(long) x;”，其对应的汇编指令是（A ）。
A.movslq %edx, %rax
B.movq %rdx, %rax
C.movzlq %edx, %rax
D.movl %edx, %eax
解释：这里进行的是符号扩展，不是零扩展
6假定变量x的类型为long，对于变量y的初始化声明“int y=(int) x;”，其对应的汇编指令不可能是（ C）。
A.movl %edx, %eax
B.movzlq %edx, %rax
C.movsql %rdx, %eax
D.movslq %edx, %rax
7以下是C语言赋值语句“x=a*b+c;”对应的x86-64汇编代码：
movslq %edx, %rdx
movsbl %sil, %esi
imull %edi, %esi
movslq %esi, %rsi
leaq (%rdx, %rsi), %rax
已知x、a、b和c分别在RAX、RDI、RSI和RDX对应宽度的寄存器中，根据上述汇编指令序列，推测x、a、b和c的数据类型分别为（D ）。
A.x—long, a—long, b—char, c—int
B.x—long, a—long, b—char, c—long
C.x—long, a—int, b—char, c—long
D.x—long, a—int, b—char, c—int
8假定long型变量t、int型变量x和short型变量y分别在RAX、RDI和RSI对应宽度寄存器中，C语言赋值语句“t=(long)(x+y);”对应的x86-64汇编指令序列不可能是（ A ）。
A.
movswq %si, %rdx
leaq (%rdx, %rdi), %rax
B.
movswq %si, %rax
movslq %edi, %rdx
addq %rdx, %rax
C.
movswq %si, %rsi
movslq %edi, %rdi
leaq (%rsi, %rdi), %rax
D.
movswl %si, %edx
addl %edi, %edx
movslq %edx, %rax
9以下关于x86-64过程调用的叙述中，错误的是（ B ）。
A.前6个参数采用通用寄存器传递，其余参数通过栈传递
B.在通用寄存器中传递的参数，都存放在64位寄存器中
C.在栈中的参数若是基本类型，则被分配8个字节空间
D.返回参数存放在RAX相应宽度的寄存器中
10以下关于IA-32和x86-64指令系统比较的叙述中，错误的是（ D ）。
A.对于64位数据，x86-64可用一条指令处理，而IA-32需多条指令处理
B.对于入口参数，x86-64可用通用寄存器传递，而IA-32需用栈来传递
C.对于浮点操作数，x86-64存于128位的XMM中，而IA-32存于80位的ST(i)中
D.对于返回地址，x86-64使用通用寄存器保存，而IA-32使用栈来保存
解释：对于返回地址，x86-64和IA-32都使用栈来保存