为什么组装后的可执行文件大小相同

Question

在x86_64 体系结构中，可以将一些指令操作数组合更改为更短的指令操作数组合，以达到相同的效果，但可执行文件更小。例如，通常这样写：

xor eax, eax

而不是：

xor rax, rax

我想测试一下，用汇编写了一个简单的程序：

    segment .text
    global main
main:
    push rbp
    mov rbp, rsp
    xor rax, rax ; line in question
    leave
    ret

建成：

yasm -f elf64 -m amd64 -g dwarf2 main.asm; clang -o main main.o

检查尺寸：

stat main

得到：

....
Size: 9184
...

好的，将有问题的行更改为：

xor eax, eax

希望得到更小的可执行文件，但得到了相同的 9184 字节大小。为什么使用较短的指令表尺寸没有减小？

Answer 1

使用size命令找出二进制文件的大小。使用 ls 或 stat 是不准确的，因为部分二进制文件被填充到 2 的某个幂（例如，16 的下一个倍数）。

但是，在您的情况下仍然没有区别，因为来自 main.o 的文本段被填充为 16 字节的倍数，之后链接了启动代码 crt0.o。因此代码大小没有差异。

Answer 2

反汇编：

31 c0          xor    eax,eax  ; 2 bytes opcode
48 31 c0       xor    rax,rax  ; 3 bytes opcode

可执行文件包含许多其他内容（正如其他人的评论中所解释的），并且您的代码也可能总体上保持不变，因为下一个代码可能会通过其他 nop 对齐。不要指望文件大小会对剃掉的每个字节的操作码做出反应。

Answer 3

当目标文件链接在一起时，链接器会在 main.o 的 .text 部分的末尾插入填充，因此 crt0.o 的文本部分的开始是从 16B 对齐边界开始的。

如果你像我建议的那样反汇编你的二进制文件，你会看到这个：

$ objdump -Mintel -drw main
...
0000000000400500 <main>:
  400500:       55                      push   rbp
  400501:       48 89 e5                mov    rbp,rsp
  400504:       48 31 c0                xor    rax,rax
  400507:       c9                      leave  
  400508:       c3                      ret    
  400509:       0f 1f 80 00 00 00 00    nop    DWORD PTR [rax+0x0]    <--- padding inserted by linker

0000000000400510 <__libc_csu_init>:
  400510:       41 57                   push   r15
  ...

更改 main() 的大小只会更改 NOP 填充的大小，直到您通过 16B 边界。

有趣的是，如果你反汇编main.o，ret之后没有填充，所以我认为NOP一定是链接器插入的。

使用 readelf -aW main.o 显示：

Section Headers:
  [Nr] Name       Type            Address          Off    Size   ES Flg Lk Inf Al
...
  [ 4] .text      PROGBITS        0000000000000000 000040 000009 00  AX  0   0 16
....

没有 -W，您可以看到完整的列名，而不是将它们打包在一行中。最后一列是 "alignment"。这就是 yasm 告诉链接器该对象的 .text 部分需要 32B 或链接器输出的文本段内的任何其他对齐方式的方式。

在 main: 之前添加 ALIGN 4096 会导致 .o 在 .text 的对齐列中具有 4096。它将 NOP 填充添加到链接二进制文件中函数 before main 的末尾，因此 main 位于 0x00402000。这确实改变了二进制文件的大小。

为什么组装后的可执行文件大小相同

why assembled executable size is the same

assembly

x86-64

intel

instructions