大多数的资料还是介绍x86汇编，而现在的程序大多是64位了。

寄存器变动

增加了64位寄存器 R8-R15, 扩展了原来已有的寄存器RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSI, RDI, RSP。原来的代码指针寄存器EIP也扩展成64位的RIP（RIP执行下一条代码）。RSP作为栈指针。

同时寄存器可以分为多个宽度来访问，比如RAX寄存器，可以使用RAX来访问64位的数据，EAX访问低位的32位数据，AX访问低位的16位数据，AH访问AX中高8位，AL访问AX中低8位。而对于64位中新增加的寄存器R8-R15，R8（访问64位）、R8D（低32位）、R8W（低16位）、R8B（低8位）。

RFLAGS寄存器保存各种操作的标志位，它是x86中EFLAGS的64位扩展。

常用标志位：

符号 位数 名称 设置
CF 0 Carry 当发生进位或者借位时
PF 2 Parity 运算得到的结果中1的个数为偶数时置为1
AF 4 Ajust 辅助进位
ZF 6 Zero 结果为0时置1
SF 7 Sign 结果为负时置1
OF 11 Overflow 溢出时置1
DF 10 Direction 字符串操作方向，置1时为增加方向

浮点数单元（FPU）包含8个寄存器FPR0-FPR7，每个寄存器是80-bit，其中可以使用MMX0-MMX7范围这些寄存器的64-bit。

指令基础

指令结构：指令 [目的操作],[源操作]

寻址指令

直接数赋值：ADD EAX, 14 ，直接将14存放到EAX中。

寄存器之间：ADD R8L, AL，将8位的AL中的值存放到R8L中。

间接存放：使用公式直接数[放大因子 * 索引值 + 基础值] ，比如MOV R8W, 1234[8*RAX+RCX]等于取地址8*RAX+RCX+1234地址的值到R8W中。当目标寄存器的宽度与内存宽度不符合时，需要指定怎么取值，比如`MOV ECX, dword ptr [RBX+RDI]

Opcode Meaning Opcode Meaning
MOV Move to/from/between memory and registers AND/OR/XOR/NOT Bitwise operations
CMOV* Various conditional moves SHR/SAR Shift right logical/arithmetic
XCHG Exchange SHL/SAL Shift left logical/arithmetic
BSWAP Byte swap ROR/ROL Rotate right/left
PUSH/POP Stack usage RCR/RCL Rotate right/left through carry bit
ADD/ADC Add/with carry BT/BTS/BTR Bit test/and set/and reset
SUB/SBC Subtract/with carry JMP Unconditional jump
MUL/IMUL Multiply/unsigned JE/JNE/JC/JNC/J* Jump if equal/not equal/carry/not carry/ many others
DIV/IDIV Divide/unsigned LOOP/LOOPE/LOOPNE Loop with ECX
INC/DEC Increment/Decrement CALL/RET Call subroutine/return
NEG Negate NOP No operation
CMP Compare CPUID CPU information

操作系统相关

理论上64位操作系统可以寻址64位地址，实际上目前的芯片使用低48位，因此寻址范围是0～0x7fff ffffffff。地址范围00x7fff ffff ffff 和地址范围0xffff 8000 0000 0000 ~ 0x ffff ffff ffff ffff作为虚拟地址空间。其他的空间不使用，因为完整的64位内存需要很大的page table。许多系统使用0xffff 8000 0000 0000 ~ 0x ffff ffff ffff ffff作为内核地址范围，而00x7fff ffff ffff作为用户空间地址范围。

调用惯例

Microsoft x64调用惯例使用fastcall：

  1. RCX、RDX、R8、R9用于从左到右的整数、指针参数。
  2. XMM0、XMM1、XMM3用于浮点参数。
  3. 剩下的参数从左到右push到栈中。
  4. 调用者在调用前需要存储RCX、RDX、XMM0等用于存放参数的寄存器。
  5. 调用者在调用后清理分配的栈空间。
  6. 浮点数返回值存放在XMM0中、整数返回值存放在RAX中。
  7. 当返回值过大时，返回值存放在栈中，由调用者分配空间，返回值地址存放在RCX中。
  8. 栈16字节对齐。
  9. 被调用者需要自己保存RAX、RBP、RDI、RSI、R12、R14、R15.

GNU C的调用惯例cdecl：

  1. 从右到左push参数到栈中。
  2. 64位系统下前6个整数、指针参数使用RDI、RSI、RDX、RCX、R8、R9传入。
  3. 函数调用者保存RBP、恢复RBP。
  4. 返回地址保存在[RSP]中，第一个变量存放在[RSP+8]，依次存放。
  5. 栈指针RSP必须16字节对齐。

例子

main这个符号是默认的入口函数，所以不用在gcc里面更改入口，extern printf表示这是外部符号，在链接时重定向。RDI传入printf函数的第一个参数，RSI传入第二个参数。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
global main

extern printf

SECTION .text

main:
    push rbp
    mov rsi, message
    mov rdi, format
    call printf
    mov ax, 0
    pop rbp
    ret
format:
    db "output: %s", 0xa, 0
message:
    db "hello ss!", 0

编译链接执行：

1
nasm -felf64 libcall.S && gcc -no-pie libcall.o && ./a.out

在Ubuntu 18.04 x64的环境下。

-no-pie：关闭内核加载程序时，随机化虚拟地址的功能。PIE（Position Independent Executables）用于库函数固化的结果（an output of the hardened package build process)，一个PIE二进制程序和它的依赖会被加载到虚拟内存的随机地址，使得那些覆盖return地址的攻击变得困难。

参考

内容大多来自《Introduction to x64 Assembly》这本书

PIE介绍 https://access.redhat.com/blogs/766093/posts/1975793

NSAM参考 http://cee.github.io/NASM-Tutorial/