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标签： rflags

  • RFLAGS中的状态标识位

    在x86-64系统中RFLAGS是64bit位的寄存器，该寄存器包含两种不同类型的信息：

    1）Status Bits：状态标识位，提供了算术运算和逻辑运算的结果信息，这些位是由处理器写入，可在任何特权级别下由运行的软件读取。

    2）Control Bits：控制标识位，为字符串操作提供系统软件控制和方向信息，其中一些位可能受到权限级别的限制。

    1. 状态标识位

    以下为RFLAGS寄存器中所有的标识位图：

    6332
    预留
    31222120191817161514131211109876543210
    预留IDVIPVIFACVMRF预留NTIOPLOFDFIFTFSFZF预留AF预留PF预留CF

    Bit位：22-63均为预留。

    其中的状态标识位如下表：

    Bit位助记符描述
    0CFCarry Flag，算术运算中导致运算的结果最高位产生进位/借位时置1，否则置0
    2PFParity Flag，运算结果的最低有效字节中Bit位是1的数量为偶数时置1，否则置0
    4AFAuxiliary Carry Flag，运算导致结果中的Bit位3产生进位/借位时置1，否则置0
    6ZFZero Flag，运算的结果为零时置1，否则置0
    7SFSign Flag，算术运算的结果为负值时置1，否则置0.即其值为结果的最高有效位
    11OFOverflow Flag，整数运算结果作为正数过大（溢出）或负数过小（下溢），无法容纳到目标操作数中时置1，否则置0.

    2. 打印标识位

    我们将通过运算示例说明每个状态标识位的变化并使用GDB脚本来打印标识：

    GDB脚本共用，代码如下（脚本名称：show_rflags.gdb）：

    # 自定义命令，行尾续行符 '\'
define show_rflags
    printf "RFLAGS = 0x%lx\n",$eflags
    printf "CF=%d  PF=%d  AF=%d  ZF=%d  SF=%d  TF=%d  IF=%d  DF=%d  OF=%d\n", \
    ($eflags>>0)&1, ($eflags>>2)&1, ($eflags>>4)&1, \
    ($eflags>>6)&1, ($eflags>>7)&1, ($eflags>>8)&1, \
    ($eflags>>9)&1, ($eflags>>10)&1, ($eflags>>11)&1
end

# 每次停下自动打印 flags
define hook-stop
  show_rflags
end

    注意：GDB中引用RFLAGS时，GDB中只能使用 $eflags

    测试汇编代码（test_rflags.s）：

    .global _start
.section .text

_start:
    mov $0xFF, %al
    add $1, %al
    nop

    mov $60, %rax
    xor %rdi, %rdi     # exit code 0
    syscall

    编译和链接：

    $ as -o test_rflags.o test_rflags.s
$ ld -o test_rflags test_rflags

    在GDB调试查看各个状态的变化：

    $ gdb -q ./test_rflags
# 在 _start 处打个断点
(gdb) b _start
# 加载GDB脚本
(gdb) source show_rflags.gdb
# 运行程序
(gdb) run
RFLAGS = 0x202
CF=0  PF=0  AF=0  ZF=0  SF=0  TF=0  IF=1  DF=0  OF=0

Breakpoint 1, 0x0000000000401000 in _start ()
# 显式汇编源码和执行行数指示
(gdb) layout asm
# mov $0xFF, %al
(gdb) si
RFLAGS = 0x202
CF=0  PF=0  AF=0  ZF=0  SF=0  TF=0  IF=1  DF=0  OF=0
0x0000000000401002 in _start ()
(gdb) si
RFLAGS = 0x257
CF=1  PF=1  AF=1  ZF=1  SF=0  TF=0  IF=1  DF=0  OF=0
0x0000000000401004 in _start ()

    从显式可以看出在执行 add $1, %al 加法运算后对应的标识发生了改变：

    0xFF=1111 1111
  1111 1111
 +        1
------------
 10000 0000

运算结果超出al寄存器表示的范围，截取结果后result=0，所以ZF=1。
结果的最高位产生了进位，所以CF=1.
结果中的bi3到bit4产生了进位，所以AF=1.
结果中的所有bit位都是0，因此bit是1的数量为0，是偶数，因此PF=1.

    示例2：

        mov $0x7F, %al
    add $1, %al

    运行GDB：

    (gdb) si 
RFLAGS = 0x202
CF=0  PF=0  AF=0  ZF=0  SF=0  TF=0  IF=1  DF=0  OF=0
# 执行 add $1,%al
(gdb) si
RFLAGS = 0xa92
CF=0  PF=0  AF=1  ZF=0  SF=1  TF=0  IF=1  DF=0  OF=1
      0111 1111
 +        1
------------
 1000 0000
result=0x80 ===> 128
result未超出AL可表示的无符号数范围（[0,255]），所以CF=0
result的最高位是1，所以SF=1
result超出AL可表示的有符号数范围([-128, +127])，所以OF=1
result中的bit3到bit4产生了进位，所以AF=1