x64汇编之从程序编辑到系统调用

大家好，你们可以叫我凌，是个16岁的网络安全学习者。

今天我们来学习x64汇编的调试、结构以及系统调用，内容重要且基础。那我们就直接开始吧！

注：本教程采用使用范围更广的NASM语法，如需学习其他语法自行上网查找两种语法的区别即可。只因语法不同，因此花几十分钟即可快速掌握。

你的首个asm程序

按照各个语言的传统，我们先来简单写段“hello word”的程序，该文章也会从这个程序下手进行讲解，以帮助读者更好地了解。

打开终端，输入以下命令以此来创建并编写汇编程序（如不理解或许应该去补充下Linux的知识）

vim hello.asm

section .data msg db "hello, world",0 section .bss section .text global main main: mov rax, 1 ; 1表示写入 mov rdi, 1 ; 1表示标准输出 mov rsi, msg ; 需要显示的是字符串存放在rsi中 mov rdx, 12 ; 字符串的长度，不包括0 syscall ; 显示字符串 mov rax, 60 ; 60表示退出 mov rdi, 0 ; 0是成功退出代码 syscall ; 退出

随后点击Esc，输入:wq保存并退出编辑模式

这就是串简单的汇编代码，接下来我们要对其进行汇编和使用gcc链接达到运行的效果

汇编

汇编就是生成目标文件，使用以下命令来执行

各个部分解释如下

nasm
调用 NASM（Netwide Assembler）汇编器。

-f elf64
指定输出文件的格式为elf64，即 64 位的 ELF（Executable and Linkable Format）。这是 Linux 系统上常用的目标文件格式，用于后续链接生成可执行文件。

hello.asm
输入的汇编源文件（通常包含 64 位 x86 汇编代码）。

-o hello.o
指定输出的目标文件名为hello.o。如果不加-o，默认输出文件名会是hello.o

这样 home目录下就会多出相关的文件（刚刚生成的）

使用gcc链接

这是是在Linux下使用GCC将之前生成的hello.o目标文件链接成最终的可执行文件hello

这里要注意-no-pie选项，这样就可以生成可执行文件了

以下为各部分解释

gcc
调用 GCC 编译器驱动，这里主要用于链接阶段（因为输入是.o目标文件）。

-no-pie

现代 Linux 默认生成PIE（位置无关可执行文件），程序加载地址随机化，安全性更高。

加-no-pie后，程序会被链接到固定基址（如0x400000），代码中可以直接使用绝对地址。

hello.o
输入的目标文件，由之前的nasm -f elf64 hello.asm -o hello.o生成。

-o hello
指定输出的可执行文件名为hello（默认是a.out）。

注：是 GCC 链接时的一个选项，作用是生成传统、非位置无关的可执行文件。当手写汇编代码（如 NASM）没有使用RIP 相对寻址，而是直接写了绝对地址或依赖固定内存布局时用默认 PIE 模式链接会出错，此时加上-no-pie可以解决兼容性问题。这里进行了解即可

运行代码

接下来我们使用以下命令即可运行我们刚刚创建的可执行文件

汇编程序的结构

刚刚程序我们已经见识的汇编程序的模样，以下为汇编程序的主要组成部分：

.data段 .bss段 .text段

接下来我们将逐一讲解各个部分

.data段

.data段(section)就是准备好要处理的数据，使用以下格式声明和定义初始化数据

<变量名称> <类型> <值>

如该段包含变量，当源代码被汇编并链接到可执行文件时，将为该变量分配内存。变量名称为符号名称，对内存位置和变量的引用可以占用一个或多个内存位置。变量名称是指变量在内存中的起始位置。

在上面程序中.data段包含变量msg，这是个符号名称，指向内存地址h，为字符串“hello word”的第一个字节。字符串是内存中字符的“列表”或“数组”。

事实上，内存中的任何连续列表都可以视为字符串

另外，我们发现这后面有个0。你可以忽略或不写他，但是带来的后果得自负。这里的0并不是ASCII里面的0，而是单纯的数字0（添加一个空字节），并且它的位置包含一个字节

此外，该段还可以包含常量，学过其他语言的应该知道，即无法更改的值，下面为声明格式

<常量名称> equ <值>

例如：abc equ 12345

.bss段

.bss段就是写出处理数据的步骤。用于存放未初始化的量，未初始化变量的空间在此段声明

<变量名称> <类型> <数字>

以下为bss段的数据类型

例如以下内容声明个包含20个双字的数组

dArray resd 20

该段的变量不包含任何值，这些值将在执行中分配。内存位置不是在编译时保留的，而是在执行时保留的。

当程序开始执行时，程序会从操作系统中请求所需的内存，分配给.bss段中变量并初始化为零。如果执行时没有足够的内存可用于.bss变量，程序将崩溃

.txt段

.txt段是所有操作所在的位置

global main main:

main:称为标签，后面最好跟上冒号“:”避免引起不必要的麻烦！

此外我们还会发现有许多数字，这称为系统调用码，不同数字在不同寄存器里面有不同的意思。比如下面这串代码就是写入的意思(有关寄存器的内容见x64汇编：内存工作的基本原理，之后会出更详细的寄存器文章)

mov rax,1

以下为mov的指令用法（极为重要！）

mov 寄存器,即时值

mov 寄存器,内存

mov 内存,寄存器

注：mov 内存,内存 为不合法的！

系统调用

什么是系统调用

我们的程序运行在“用户态”，不能直接操作硬件（如屏幕、键盘）。需要操作系统内核帮忙时，通过“系统调用”请求内核执行。syscall指令就是触发这个请求的开关。

系统调用的三个步骤

1.rax中放服务号（告诉内核做什么）
2.rdi, rsi, rdx, r10, r8, r9中放参数（告诉内核具体怎么做，最多6个）
3. 执行syscall

常用服务号（rax）

参数寄存器

注：超过6个参数时通过栈传递，但入门极少遇到。

易混淆点澄清

1.rax=1是“写入”服务；rdi=1在sys_write中是“屏幕”，在sys_exit中是“退出码1（错误）”。同一个数字在不同寄存器/不同调用中含义不同。
2.只有sys_exit时rdi才叫“退出码”；在sys_write中叫“文件描述符”