为什么我在 AArch64 Linux hello world 程序中遇到分段错误？

Question

我运行这个程序在汇编中打印“Hello World”，然后将其发送到Linux服务器。该程序编译正确，但当我尝试运行代码时出现分段错误。有什么想法吗？

// Program 2:  Hello World
// A program that prints "Hello World!" to the standard output
// (terminal monitor)

.global _start
.text
_start:

    // code for writing message to stdout
    ldr x8, #64    // set register x8 with syscall number for write command
    mov x0, #1     // set register x0 with the file descriptor number
    adr x1, hello_String    // set register x1 with the address of the string
    mov x2, x1    // set register x2 with the string length
    svc #0x80      // make supervisory call to the OS

    // code for exiting the program
    mov x8, #93    // set register x8 with syscall number for exit command
    mov x0, #0     // set register x0 with return value (=0 for no errors)
    svc #0x80      // make supervisory call to the OS

.data
hello_string: .ascii "Hello World!\n"
// end of program

Answer 1

大部分的bug都在评论中指出了，所以我就收集在这里：

• ldr x8, #64

  ：尝试从内存中将值加载到

  x8

  ，其中地址是程序计数器加上 64 个字节。要将一个小常量放入寄存器中，例如

  -65536..65536

  范围内的任何内容，请像在其他地方一样使用

  mov

  ：

  mov x8, #64

  。

  您可能一直在想

  ldr x8, =64

  。这确实具有将值

  64

  放入

  x8

  的效果，但效率较低：它将值

  64

  作为 64 位整数组装到附近某个位置的内存中，并执行内存加载检索它。因此它使用了额外的 8 字节内存，并产生了运行时从内存加载的费用。另一方面，在

  mov x8, #64

  中，常量 64 直接编码到指令中，并且不需要任何内存访问（除了获取指令以执行，无论如何都必须发生）。

• adr x1, hello_String

  ：这里打字错误，应该是

  hello_string

  。也许您的代码中已经是正确的，这只是一个转录错误。但如果您使用

  hello_String

  ，您会遇到一些可能令人困惑的链接器错误。

• mov x2, x1    // set register x2 with the string length

  ：不，它会将包含

  x1

  的 address 的

  hello_string

  复制到

  x2

  中，这样现在它们都包含该地址。

  您可以手动计算字符串长度，然后执行

  mov x2, #13

  。但是，您也可以让汇编器为您完成这项工作。在组装字符串的

  .ascii

  指令之后，您可以使用

  .

  特殊符号来获取当前地址（即字符串后面的下一个字节）并减去起始地址

  hello_string

  。然后，您可以使用结果定义像

  hello_len

  这样的符号，并将其用作放入

  x2

  的值：

  mov x2, #hello_len

  。

  请注意，所有这些算术都是由汇编器在构建时完成的；生成的机器代码仅包含与您手写相同的

  mov x2, #13

  。所以它对运行时性能没有影响。

这是一个完整的修复版本。

.global _start
.text
_start:

    // code for writing message to stdout
    mov x8, #64    // set register x8 with syscall number for write command
    mov x0, #1     // set register x0 with the file descriptor number
    adr x1, hello_string    // set register x1 with the address of the string
    mov x2, #hello_len    // set register x2 with the string length
    svc #0x80      // make supervisory call to the OS

    mov x8, #93    // set register x8 with syscall number for exit command
    mov x0, #0     // set register x0 with return value (=0 for no errors)
    svc #0x80      // make supervisory call to the OS

.data
hello_string: .ascii "Hello World!\n"
hello_len = . - hello_string

顺便说一下，作为

#0x80

的立即操作数的值

svc

没有意义，因为它会被内核忽略：请参阅arm svc 指令如何工作？。它不会造成任何伤害，但任何其他值也可以，例如

#0

。这可能会避免让代码读者感到困惑，因为他们想知道

0x80

是否有特殊意义。

您可能会想到 x86-32 Linux，它使用

int 0x80

指令进行系统调用；在这种情况下，立即数指定要调用哪个中断向量，并且它必须是

0x80

，因为这是 Linux 用于系统调用的特定向量。但同样，这完全特定于 32 位 x86 代码，与 AArch64 完全无关。