是否可以在 64 位 Linux 的同一个可执行文件中同时使用 64 位和 32 位指令？

Question

64 位 CPU (amd64) 在兼容模式下支持 32 位 Intel 指令。此外，如果 ELF 标头显示它是 32 位可执行文件，则 64 位 Linux 安装允许运行包含 32 位指令的 ELF。

我想知道是否可以在 ELF 中放入一些汇编指令，在程序中间将 CPU 切换到 32 位兼容模式（然后再返回）？如果内核不允许这些汇编指令，是否有某种方法可以让内核将已经运行的进程切换到 32 位？

这主要是出于好奇，因为我看不到任何用例。

Answer 1

长模式和兼容模式之间的切换是通过更改 CS 来完成的。用户模式代码不能修改描述符表，但它可以对描述符表中已经存在的代码段执行远跳转或远调用。我认为在 Linux（例如）中存在所需的兼容模式描述符。

这里是 Linux (Ubuntu) 的示例代码。构建与

$ gcc -no-pie switch_mode.c switch_cs.s

switch_mode.c:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

extern bool switch_cs(int cs, bool (*f)());
extern bool check_mode();

int main(int argc, char **argv)
{
    int cs = 0x23;
    if (argc > 1)
        cs = strtoull(argv[1], 0, 16);
    printf("switch to CS=%02x\n", cs);

    bool r = switch_cs(cs, check_mode);

    if (r)
        printf("cs=%02x: 64-bit mode\n", cs);
    else
        printf("cs=%02x: 32-bit mode\n", cs);

    return 0;
}

switch_cs.s：

        .intel_syntax noprefix
        .code64
        .text
        .globl switch_cs
switch_cs:
        push    rbx
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 0x18

        mov     rbx, rsp
        movq    [rbx], offset .L1
        mov     [rbx+4], edi

        // Before the lcall, switch to a stack below 4GB.
        // This assumes that the data segment is below 4GB.
        mov     rsp, offset stack+0xf0
        lcall   [rbx]

        // restore rsp to the original stack
        leave
        pop     rbx
        ret

        .code32
.L1:
        call    esi
        lret


        .code64
        .globl check_mode
// returns false for 32-bit mode; true for 64-bit mode
check_mode:
        xor     eax, eax
        // In 32-bit mode, this instruction is executed as
        // inc eax; test eax, eax
        test    rax, rax
        setz    al
        ret

        .data
        .align  16
stack:  .space 0x100