32位、64位汇编语言寻址模式的差异

longs75

鉴于网上64位汇编的中文教材少的可怜，Intel的鸟语手册对我这个CET-4的业余爱好者来说，一没时间看，二没能力学，所以就一边摸索一边学，了解一点儿新知识就跟大家分享一下，专业高手就不要嘲笑我了。

回到正题。

今天在学习64位汇编指令时，发现一个重要的知识点，64位指令的寻址方式与32位指令差异很大，可以说弄懂这个差异，是学好64位汇编的基础。
先来看一条mov语句：

mov ebx,[0]

在32位指令中，意思是把地址0x00000000的一个32位数给ebx：（当然Windows会给出一个异常，但我们讨论机器指令，不讨论Windows）
0040108C | 8B1D 00000000              | mov ebx,dword ptr ds:[0]                      |

在64位指令中，在内存中输入机器码：8B 1D 00 00 00 00，反汇编出来却是这样：
000000013F291100 | 8B1D 00000000            | mov ebx,dword ptr ds:[13F291106]        |
000000013F291106 | 90                       | nop                                     |

汇编老手一眼就能看出来，mov指令把当前RIP地址的32位数赋给ebx，而不是绝对地址：0x00000000（有点儿晕？64位地址格式是这样：0x0000000000000000）。

实际上，在x64dbg中输入：mov ebx,[rip]，你就能看到它的机器码是：8B 1D 00 00 00 00

有同学说，我不信，我偏要把0x0000000000000000中的内容赋给ebx:
000000013F291100 | ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??      | mov rbx, [0]
上面内容是我编辑过的，为了让大家理解，实际上x64dbg根本不会让你通过，直接给出错误提示。

要把0x0000000000000000中的内容赋给ebx，只有一个办法：
000000013F291100 | 48:A1 0000000000000000   | mov rax,qword ptr ds:[0]                |
000000013F29110A | 48:89C3                  | mov rbx,rax                             |
或者：
你当前的RIP距离0x0000000000000000 足够近（距离小于32位）:
0000000000000040 | 8B1D BAFFFFFF            | mov ebx, dword ptr ds:[0x0000000000000000] |

上面的例子可以在x64dlb中自己尝试一下（需要开一个64位模式，一个32模式，方便对照）
如果看晕了，我总结一下32位指令和64位指令寻址的差异：

以 mov ebx,[0x56EF] 指令为例，

32位系统默认的内存地址起点是0x00000000,这条指令是把内存地址0x000056EF的内容赋给ebx，这是绝对寻址方式。

64位系统寻址能力绝大多数情况下也是32位而不是64位！所以它只能采取相对寻址的方式，默认的寻址起点是当前RIP！
假设当前RIP是000000013F291100，000000013F291100 - 56EF = 13F28BA11 超过32位，则 mov ebx,[0x56EF] 这个指令就是非法指令。
不过，有些编译器会修改成下面这样的合法指令：
mov ebx,[rip+0x56EF]

看完这些，大概对x86/x64家族的CPU处理64位数据的能力有了一个感性认识了吧，在64位模式下，CPU的寻址能力太弱了，绝大多数都只能寻址32位，根本就象是一个打了激素的32位CPU，或是一个被阉割了的64位CPU。怪不得Intel一直强调，真正的64位CPU是安腾架构的IA-64，我们目前的64位系统都是IA-32e架构下的64位子模式，Intel 都不承认它是真正的64位。

补充一点：

刚才我一直强调，64位系统寻址能力绝大多数情况下是32位，也就是说还有特例，比如：
mov eax,[0x56EF] 在64位系统中就是合法指令

000000013F291100 | A1 EF56000000000000      | mov eax,dword ptr ds:[56EF]             |

在64位汇编指令中，rax是个特殊寄存器，它的功能比其它64位寄存器都强大，在有些指令中寻址能力能达到64位。

yanweimu

感谢分享

奇数变偶不变

学习了感谢分享

wycdd

看着有点晕

urufu

rax是个特殊寄存器？为何？

lml0126

有点高深，以后是不是32位的慢慢消失了