NASM x64汇编调用函数后无法打印计算结果字符的问题排查

问题重现 #

我编写了一个NASM x64汇编程序，实现4和5的求和并打印结果，先完成了C原型：

#include <stdio.h>

int sum(int x, int y) {
        int result = x + y;
        return result;
}

int main(void) {
        int x = 4;
        int y = 5;
        int result = sum(x, y);
        printf("The sum is: %d\n", result);
        return 0;
}

随后改写为汇编程序：

; Nasm 2.15.05 (on Linux x64)

STDOUT  equ     0x01    ; for RDI (file descriptor)
WRITE   equ     0x01    ; for RAX (for syscall itself)

section .data
        message         db      "The sum is: "
        messageLength   equ     $ - message

section .text
        global _start

        _start:
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, message
                mov rdx, messageLength
                syscall

                mov rdi, 0x4
                mov rsi, 0x5

                call _sum

                mov rcx, rax            ; The result of the _sum (stored in RAX register)
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, rcx
                mov rdx, 0x01
                syscall

                ; exit
                mov rax, 0x3C
                mov rdi, 0x00
                syscall

        _sum:
                mov rax, rdi
                add rax, rsi
                add rax, '0'            ; To make it printable ASCII
                ret                     ; Result: 0x39 (A single character '9' in ASCII)

预期输出为The sum is: 9，但实际仅输出The sum is: 。通过GDB调试确认_sum函数计算成功，RAX寄存器中存储了0x39（字符'9'的ASCII值），程序无段错误，编译命令为：

nasm -f elf64 -o procedures_x64.o procedures_x64.asm
ld -o procedures_x64 procedures_x64.o

环境：Windows 11下的WSL Ubuntu 22.04，CPU为Intel i9-13900H。

错误原因 #

核心错误出在write系统调用的参数使用错误：

• Linux x64的write系统调用（syscall号0x01）要求rsi寄存器传入的是要输出数据的内存地址，而非直接传入字符的ASCII值。
• 你将存储字符'9'的RAX值（0x39）通过RCX中转后放到RSI，相当于让write去访问内存地址0x39的内容。这个地址属于未映射的低内存区域，write调用会失败（返回错误码，但程序直接执行exit，所以没有触发段错误），因此无法输出数字。

修正方案 #

需要将字符的ASCII值存储到可访问的内存区域（比如栈或.data段），再让write指向该内存地址。以下是两种可行的修正方式：

方式1：使用栈临时存储 #

利用栈的可写空间临时存放字符，无需修改.data段：

; Nasm 2.15.05 (on Linux x64)

STDOUT  equ     0x01    ; for RDI (file descriptor)
WRITE   equ     0x01    ; for RAX (for syscall itself)

section .data
        message         db      "The sum is: "
        messageLength   equ     $ - message

section .text
        global _start

        _start:
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, message
                mov rdx, messageLength
                syscall

                mov rdi, 0x4
                mov rsi, 0x5

                call _sum

                ; 将字符值压入栈，栈顶就是字符的内存地址
                push rax
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, rsp  ; RSI指向栈顶的字符
                mov rdx, 0x01
                syscall
                pop rax  ; 平衡栈，避免内存泄漏

                ; exit
                mov rax, 0x3C
                mov rdi, 0x00
                syscall

        _sum:
                mov rax, rdi
                add rax, rsi
                add rax, '0'            ; To make it printable ASCII
                ret                     ; Result: 0x39 (A single character '9' in ASCII)

方式2：使用.data段预留缓冲区 #

在.data段专门分配一个字节存储结果字符：

; Nasm 2.15.05 (on Linux x64)

STDOUT  equ     0x01    ; for RDI (file descriptor)
WRITE   equ     0x01    ; for RAX (for syscall itself)

section .data
        message         db      "The sum is: "
        messageLength   equ     $ - message
        result_char     db      0  ; 预留一个字节存储结果字符

section .text
        global _start

        _start:
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, message
                mov rdx, messageLength
                syscall

                mov rdi, 0x4
                mov rsi, 0x5

                call _sum

                ; 将字符值写入预留的缓冲区
                mov [result_char], al  ; 只用低8位即可，因为是单字符
                mov rax, WRITE
                mov rdi, STDOUT
                mov rsi, result_char
                mov rdx, 0x01
                syscall

                ; exit
                mov rax, 0x3C
                mov rdi, 0x00
                syscall

        _sum:
                mov rax, rdi
                add rax, rsi
                add rax, '0'            ; To make it printable ASCII
                ret                     ; Result: 0x39 (A single character '9' in ASCII)

验证 #

编译运行修正后的代码，即可得到预期输出The sum is: 9。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者KnightChaser