调色板

内存

操作系统（OS）通常会为程序按一个大致的布局映射内存：

内存按段划分，段内又划分为节，各节拥有不同的权限。

到目前为止，我们定义的函数全都位于**.text 节**中。 这个节存放只读的可执行数据。 其他节用于声明数据变量，这些变量可以是只读的，也可以是可读写的，但它们不可执行。

.data 节

已初始化的数据在**.data 节**中声明。

在 NASM（The Netwide Assembler，本 track 使用的汇编器）中，一个已初始化的变量包含名称、指明数据大小的伪指令，以及一组用逗号分隔的值。 这三部分之间用空格分隔，标签后面还可以（可选地）跟一个 :。

主要的伪指令及其对应的数据大小如下：

例如，下面声明了一个名为 space 的字节变量，其值为 10：

section .data
    space db 10

在 section .data 中声明的变量是可变的，也就是说，它们可读可写。 它们还具有_静态_存储期，这意味着它们在程序的整个运行期间都存在。

.rodata 节

.rodata 节与 section .data 类似。 两个节都包含已初始化的数据，声明方式相同，存储期也相同。

它们的主要区别在于，section .rodata 中的数据是不可变的，也就是只读的。

访问数据

标签与间接寻址

声明的数据必须有一个与之关联的名称。 这个名称称为标签。

标签是一个符号，它记录了数据在内存中的具体地址。 x86-64 中的地址是 64 位的值。

在 NASM 中，直接用标签访问数据得到的不是所分配的内存，而是它的地址：

section .data
    example dq 27 ; this declares a 8-byte variable initialized with 27

section .text
fn:
    mov rax, example ; this stores the address of the declared variable in rax, not its contents
    ...

要访问某个内存地址中的内容，必须对它进行_解引用_。 这称为间接寻址。

在 NASM 中，这通过[]完成：

section .data
    example dq -27 ; this declares a 8-byte variable initialized with -27

section .text
fn:
    mov rax, [example] ; this dereferences example and access the value stored in memory (-27)
    ...

不过，有些情况下，被解引用的内存大小可能存在歧义。 这时必须使用一个指定该大小的前缀。

下面是典型的 x86-64 程序中最常用的前缀及其大小：

同一次加载也可以明确写出大小：

    mov rax, qword [example] ; same dereference, size stated explicitly

解引用内存时，始终加上前缀是个好习惯。

写入内存

写入内存的方式相同，也是通过解引用一个地址：

section .data
    example1 db 10            ; example1 is a 1-byte memory location initialized with value 10
    example2 dq -456          ; example2 is a 8-byte memory location initialized with value -456
    example3 dd 54            ; example3 is a 4-byte memory location initialized with value 54

section .text
fn:
    mov byte [example1], 20   ; example1 now has value 20
    mov qword [example2], rdx ; example2 now has value equal to the contents in rdx
    mov dword [example3], eax ; example3 now has value equal to the contents in eax

注意，在大多数指令中，你可以直接使用内存操作数，而不必先把内容加载到寄存器里。 不过，通常不能把内存操作数同时用于源操作数和目标操作数，只能用在其中一边：

section .data
    example4 dw 4
    example5 dq -8
    example6 dd 15

section .text
fn:
    add word [example4], 5     ; example4 is now a 2-byte memory location with the value 4 + 5 = 9
    imul rax, qword [example5] ; rax = rax * (-8)
    ; this is not possible -> sub dword [example6], dword [example6]

LEA 指令

虽然可以用 mov 把变量的地址存进寄存器，但还有一条专门用于此目的的指令：lea。

这条指令使用内存形式的操作数，但它_不_读取内存。 相反，它计算有效地址表达式，并把结果写入目标操作数：

lea rax, [example] ; this stores the address of 'example' in rax

用 lea 计算内存地址并将其存入寄存器，是更地道的写法。

相对寻址

访问内存位置时，NASM 的默认行为是生成绝对地址，也就是固定的内存地址。

出于安全考虑，可执行文件通常构建为PIE（位置无关可执行文件），其中的内存区域会被放在随机化的位置。 在PIE中，变量的最终地址在链接时并不确定。 所以，代码改为把地址计算为相对于一个特殊寄存器 rip 中值的偏移量，这个寄存器指向下一条将要执行的指令。

这通常称为RIP 相对寻址。

在 NASM 中，可以用rel运算符请求 RIP 相对寻址：

mov rax, qword [rel variable]

也可以在源文件顶部用default rel把相对寻址设为默认方式。

本 track 中的所有练习都以PIE形式编译和链接，因此应使用rel来生成相对地址。

可见性

在任何节（例如.text、.data、.rodata）中定义的标签（函数和数据）在该源文件内可见。 如果声明为 global，它们对其他源文件也可见。

反过来，其他源文件中定义的标签如果声明为 extern，则对当前源文件可见。 这种情况下，汇编代码中不会标明数据大小，必须事先知道它。

default rel

section .data

global number1 ; 'number1' is a variable visible to other source files
number1 db 200

extern number2 ; 'number2' is a variable visible to the current source file, but defined in another

section .text

extern sum ; sum is a function visible to the current source file, but defined in another

fn:
    mov dil, byte [number1]
    mov sil, byte [number2]
    call sum
    ...