汇编器指针地址 - 它是如何得到它的

Question

我对汇编程序级别的指针有很大的误解。我知道要获取指针（变量）的地址，您可以使用

MOV EAX, variable
or 
LEA EAX, variable

我也知道 MOV 有许多不同的 OP 代码，但我感兴趣的是 MOV register, address。

问题是......它如何知道变量位于哪个地址？汇编器是否已经在可执行文件中生成了MOV EAX, address_of_variable 或者指令是MOV EAX, ... 并且它找到了该值然后获取它的地址。但是它怎么知道如何在内存中搜索那个值然后返回地址（假设地址每次都改变）。

如果这是一个愚蠢的问题，请原谅我，但我不明白它是如何做到的。

Answer 1

在标准架构上，您可以在多个地方存储变量：

• 数据段/BSS：用于全局变量和静态局部变量（具有静态存储时长的变量）；
• 堆栈：局部变量（具有自动存储持续时间的变量）；
• 堆：动态变量（具有动态存储持续时间的变量，使用new 或malloc-like 函数分配）。

编译器如何解析变量的地址取决于变量的存储位置。

数据段/BSS

这些是具有静态存储持续时间的变量，编译器在编译时了解它们的所有信息，并且它们的地址在链接时是已知的。取下面的sn-p：

int a = 0;

int main () {
    return a;   
}

组装（简化）：

a:
        .zero   4
main:
        ...
        movl    a(%rip), %eax
        ...

您有a 所在的数据段（程序集顶部），并且要获得a 的地址，编译器使用a(%rip)（指定x86 程序集）。这将在链接时由链接器“替换” - 没有地址的“动态”计算。

注意：没有“动态”计算意味着在运行时没有用于计算地址的指令，但是这些地址“活”在virtual address space 中（相对于程序本身)，并在运行时由memory management unit 转换为物理地址。

堆

这可能是最直接的存储类型：变量的地址已经存储在某个地方，因此您只需检索它。取下面的sn-p：

int main () {
    int *p = new int();
    return *p;      
}

组装：

main:
        ...
        movq    -8(%rbp), %rax # Load p into rax (see the stack section)
        movl    (%rax), %eax   # Load *p into eax
        ...

第一条汇编指令的解释见堆栈部分，但基本上它将p的值存储到rax寄存器中，然后它使用(%rax)检索存储在@中地址的值987654336@（如果rax包含0x8000，则(%rax)是地址0x8000处的值）。

堆栈

具有自动存储持续时间的变量存储在堆栈上，其地址是相对于堆栈指针（始终指向堆栈的“基”的寄存器）检索的。取下面的sn-p：

int f() {
    int a = 4;
    return a + 2;
}

组装（简化）：

f():
        ...
        movl    $4, -4(%rbp)     # Set a = 4
        movl    -4(%rbp), %eax   # Load a into eax
        addl    $2, %eax         # Add 2 to eax
        ...

在上面的汇编中，rbp 是 基指针，你可以看到，a 的地址是由-4(%rbp) 相对于它检索的（第一条指令基本上是a = 4)。

注意：返回值存储在eax寄存器中，如果有，函数的参数也将被放入堆栈，但此行为取决于calling convention ，而其他架构可能会使用不同的方法。