x86-64 NASM Intel风格汇编中字符串反转时的数值篡改Bug排查问询

我写了一个无栈的x86-64 NASM Intel风格子程序，用来把整数转成字符串。汇编链接都没问题，但运行时遇到了奇怪的Bug：输入1691时，预期输出是"1691"，实际却得到"1432"。我已经定位到问题出在_reverse_string里的mov [str_digits + rcx], bl这一行——如果去掉反转逻辑，输出是正确的逆序"1961"，说明确实需要反转，但我搞不懂为什么当前逻辑会篡改数值。相关代码如下：

section .data
section .bss
str_digits resb 100
section .text
global _start
_start:
mov rax, 1691
call _int_to_str
call _exit
_int_to_str:
mov rbx, 10
mov rcx, 0
_conversion_loop:
mov rdx, 0
div rbx
add rdx, 48
mov [str_digits + rcx], dl
inc rcx
cmp rax, 0
jne _conversion_loop
mov rbx, [str_digits]
mov rdx, rcx
_reverse_string:
mov [str_digits + rcx], bl
inc rbx
dec rcx
cmp rcx, 0
jne _reverse_string
_output_string:
mov rax, 1
mov rdi, 1
mov rsi, str_digits
syscall
ret
_exit:
mov rax, 60
mov rdi, 0
syscall

我做了这些调试工作：

• 确认mov [str_digits + rcx], bl语法合法；
• 用GDB调试，得到以下关键信息：

  (gdb) disass _reverse_string
  => 0x000000000040103f <+0>: mov BYTE PTR [rcx+0x402000],bl
  0x0000000000401045 <+6>: inc rbx
  0x0000000000401048 <+9>: dec rcx
  0x000000000040104b <+12>: cmp rcx,0x0
  0x000000000040104f <+16>: jne 0x40103f <_reverse_string>
  (gdb) info reg rcx
  rcx            0x4                 4
  (gdb) info reg rbx
  rbx            0x31363931          825637169
  (gdb) info reg bl
  bl             0x31                49
  # 单步执行后
  (gdb) info reg rcx
  rcx            0x3                 3
  (gdb) info reg rbx
  rbx            0x31363932          825637170
  (gdb) info reg bl
  bl             0x32                50
  

  这里发现每次inc rbx后，bl的值都会加1，完全不是我想要的原字符串的下一个字符；
• 用strace跟踪，发现系统调用本身没问题，只是输出内容错误：

  execve("./test3", ["./test3"], 0x7ffc5651b270 /* 91 vars */) = 0
  write(1, "1432", 41432)                  = 4
  exit(0)                                 = ?
  +++ exited with 0 +++
  

• 尝试在mov [str_digits + rcx], bl前加mov bl, [rbx]，结果触发段错误。

注：我不是要问“怎么反转字符串”或“怎么实现整数转字符串”（这些我知道有解决方案），而是专门想搞懂这个数值篡改Bug的原因。

Bug原因分析 #

问题的核心出在你初始化rbx的方式上：

mov rbx, [str_digits]

在x86-64汇编里，[str_digits]表示加载内存地址str_digits处的内容到rbx中，而不是把str_digits这个地址本身加载到rbx（这才是你需要的指针）。

具体来说，_conversion_loop结束后，str_digits里存储的是逆序的字符：'1'（0x31）、'9'（0x39）、'6'（0x36）、'1'（0x31）（因为1691除以10的余数依次是1、9、6、1）。由于x86是小端模式，mov rbx, [str_digits]会把这四个字节（加上后面四个0字节）拼成一个64位数值0x0000000031363931，也就是十进制的825637169。

接下来的inc rbx是对这个数值加1，而不是对指针移动。所以每次执行inc rbx，rbx的值就会加1，对应的bl（rbx的低8位）也会加1：

• 初始bl是0x31（'1'）
• 第一次inc后，bl变成0x32（'2'）
• 第二次inc后，bl变成0x33（'3'）
• 第三次inc后，bl变成0x34（'4'）

然后看你的反转循环逻辑：

_reverse_string:
mov [str_digits + rcx], bl  ; 把bl的值写到str_digits+rcx的位置
inc rbx                     ; 数值rbx加1
dec rcx                     ; 索引rcx减1
cmp rcx, 0
jne _reverse_string

第一次循环时rcx是4，你把'1'写到str_digits+4的位置；第二次rcx是3，把'2'写到str_digits+3；第三次rcx是2，把'3'写到str_digits+2；第四次rcx是1，把'4'写到str_digits+1。循环结束后，str_digits里的内容变成：
str_digits[0] = '1'（原内容没被修改）、str_digits[1]='4'、str_digits[2]='3'、str_digits[3]='2'，所以输出就是"1432"，完全符合你看到的错误结果。

至于你尝试加mov bl, [rbx]触发段错误，是因为rbx里存储的是0x31363931这样的数值，这个地址不属于你的程序内存空间，访问它自然会触发段错误。

关键修正点 #

如果你要继续用指针方式反转，正确的初始化应该是把str_digits的地址加载到rbx，而不是加载内容：

mov rbx, str_digits  ; 把字符串的起始地址（指针）加载到rbx，而不是内容

之后的inc rbx才是移动指针，指向字符串的下一个字符，这样你才能通过mov bl, [rbx]读取到原字符串的下一个字符。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者maybe