Как создать OMF объектные файлы с NASM -f obj для WarpLink

Для создания OMF объектных файлов с помощью NASM -f obj, которые при линковке через WarpLink воспроизводят структуру памяти как в bin-формате, необходимо использовать директиву ABSOLUTE для placement разделов nobits поверх progbits. В формате obj стандартные имена секций вроде .text и .data не распознаются как специальные, и точка в начале имени удаляется. Для реализации секции DATASTACK, которая должна использовать тот же сегмент, но с более высокими смещениями, определите её с помощью ABSOLUTE с указанием абсолютного адреса, соответствующего нужному смещению внутри существующего сегмента.

Содержание

• Введение в NASM и формат OMF объектных файлов
• Создание OMF объектных файлов с NASM -f obj
• Реализация разделов nobits поверх progbits
• Конфигурация секции DATASTACK с правильными смещениями
• Линковка через WarpLink и воспроизведение структуры памяти
• Примеры кода и практические рекомендации

Введение в NASM и формат OMF объектных файлов

NASM (Netwide Assembler) - это мощный ассемблер для архитектуры x86, который поддерживает создание объектных файлов в различных форматах, включая OMF (Object Module Format). Когда вы используете nasm -f obj, вы создаете объектные файлы в формате OMF, которые могут быть обработаны различными линковщиками, включая WarpLink.

В отличие от формата bin, который создает готовый исполняемый файл с фиксированной структурой памяти, формат OMF объектных файлов предоставляет больше гибкости для линковки, но требует более тщательного управления разделами и их размещением в памяти. Основная задача - добиться, чтобы после линковки получилась такая же структура памяти, как при использовании bin-формата.

Создание OMF объектных файлов с NASM -f obj

При создании OMF объектных файлов с помощью NASM важно понимать несколько ключевых особенностей:

1. Обработка имен секций: В формате obj стандартные имена секций вроде .text и .data не распознаются как специальные, и точка в начале имени удаляется. Это означает, что секция .text будет называться просто text.

2. Отсутствие стандартных сегментов: В отличие от bin-формата, где структура памяти определяется автоматически, в OMF необходимо явно определять сегменты и их свойства.

3. Использование директивы SECTION: Для определения секций в OMF используется директива SECTION с атрибутами USE16 или USE32 для указания размера операндов.

Вот базовый пример создания OMF объектного файла:

section code use32
 global _start
_start:
 ; ваш код здесь
 mov eax, 1
 int 0x80

section data use32
 ; инициализированные данные
 message db 'Hello, World!', 0

Для компиляции используется команда:

nasm -f obj -o program.obj program.asm

Реализация разделов nobits поверх progbits

Это наиболее сложная часть задачи. Разделы nobits (BSS-разделы) должны размещаться поверх существующих разделов progbits (инициализированных данных), используя тот же сегмент, но с более высокими смещениями.

Для этого используется комбинация директив ABSOLUTE и RESB/RESW:

section data use32
 ; инициализированные данные
 initialized_data db 'Initialized', 0

 ; nobits раздел поверх инициализированных данных
 absolute initialized_data + 10 ; смещение +10 от начала initialized_data
 uninitialized_data resb 20 ; 20 байт неинициализированных данных

Ключевые моменты:

• absolute указывает абсолютный адрес внутри текущего сегмента
• resb/resw выделяет память без инициализации (nobits)
• Смещение рассчитывается относительно начала секции

Если вам нужно разместить nobits раздел поверх конца секции, используйте:

section data use32
 initialized_data db 'Initialized', 0
 
 ; nobits раздел в конце секции данных
 absolute $ + 1 ; текущее положение + 1 байт
 bss_data resb 100

Конфигурация секции DATASTACK с правильными смещениями

Для реализации секции DATASTACK, которая должна использовать тот же сегмент, но с более высокими смещениями, применяются те же принципы, но с дополнительными настройками:

section data use32
 ; Основные данные
 main_data db 'Main data', 0
 main_vars dw 1234, 5678

 ; DATASTACK с более высокими смещениями
 absolute main_data + 20 ; смещение +20 от начала main_data
 datastack resb 256 ; 256 байт для стека данных

Для более сложных сценариев можно использовать макросы:

%macro define_datastack 2
 absolute %1 + %2
 resb %2
%endmacro

section data use32
 main_data db 'Main data', 0
 
 ; Использование макроса для создания DATASTACK
 define_datastack main_data, 256

Важно помнить, что в OMF объектных файлах все смещения рассчитываются относительно начала соответствующего сегмента, поэтому при использовании absolute всегда указывайте базовый адрес или относительное смещение.

Линковка через WarpLink и воспроизведение структуры памяти

После создания OMF объектных файлов их необходимо слинковать с помощью WarpLink. Для того чтобы структура памяти соответствовала bin-формату, используйте следующие параметры линковки:

warplink -o program.exe program.obj

Основные принципы успешной линковки:

1. Сохранение порядка секций: Убедитесь, что секции в объектном файле расположены в том же порядке, как они должны быть в финальном исполняемом файле.

2. Корректное выравнивание: Используйте директиву ALIGN для выравнивания секций по границам страниц или других оптимальных значений.

3. Контроль сегментации: Если вы используете несколько сегментов, убедитесь, что они правильно определены и не пересекаются.

4. Использование точек входа: Укажите правильную точку входа с помощью директивы global и соответствующей метки.

Пример линковочной конфигурации для WarpLink может выглядеть так:

ENTRY(_start)
SECTIONS {
 . = 0x1000;
 .text : {
 *(.text)
 }
 .data : {
 *(.data)
 }
 .bss : {
 *(.bss)
 }
}

Примеры кода и практические рекомендации

Вот полный пример кода, который создает OMF объектный файл с разделами nobits поверх progbits:

; program.asm
section code use32
 global _start
_start:
 mov eax, [message]
 mov ebx, [datastack]
 ; ваш код здесь

section data use32
 message db 'Hello, World!', 0
 
 ; nobits раздел поверх инициализированных данных
 absolute message + 13 ; после нуль-терминатора
 datastack resb 64 ; 64 байта для стека данных

section bss use32
 ; отдельный BSS раздел
 common_data resb 32

Компиляция и линковка:

nasm -f obj -o program.obj program.asm
warplink -o program.exe program.obj

Практические рекомендации:

1. Тестируйте структуру памяти: Используйте отладчик для проверки, что разделы размещены в памяти правильно.

2. Документируйте смещения: Всегда документируйте абсолютные адреса и смещения для сложных проектов.

3. Используйте комментарии: Обильно комментируйте код, особенно в местах использования absolute и resb/resw.

4. Учитывайте выравнивание: Помните о выравнивании данных в процессоре x86 и учитывайте это при расчете смещений.

5. Используйте инструменты: Воспользуйтесь утилитами просмотра объектных файлов для анализа структуры OMF файлов.

6. Экономьте память: Размещайте nobits разделы поверх progbits только тогда, когда это действительно необходимо для экономии памяти.

Следуя этим принципам, вы сможете создавать OMF объектные файлы с NASM, которые при линковке через WarpLink будут воспроизводить ту же структуру памяти, что и bin-формат, с правильным размещением разделов nobits поверх progbits.

Источники

1. NASM Documentation - Output Formats — Подробное описание форматов вывода NASM: https://www.nasm.us/doc/nasmdoc2.html
2. NASM Documentation - Object Formats — Информация о создании объектных файлов в различных форматах: https://www.nasm.us/doc/nasmdoc8.html
3. NASM Documentation - Standard Macros — Стандартные макропакеты NASM для упрощения разработки: https://www.nasm.us/doc/nasmdoc7.html

Заключение

Создание OMF объектных файлов с NASM -f obj, которые при линковке через WarpLink воспроизводят структуру памяти как в bin-формате, требует глубокого понимания формата OMF и принципов работы линковщика. Ключевым элементом является использование директивы ABSOLUTE для размещения разделов nobits поверх существующих разделов progbits, что позволяет добиться нужной структуры памяти без выделения дополнительного пространства. При правильной реализации секции DATASTACK и других nobits разделов будут размещены в правильных позициях памяти, обеспечивая совместимость с ожидаемой структурой. Важно помнить о специфике формата obj, где имена секций обрабатываются иначе, чем в других форматах, и тщательно тестировать результат линковки для достижения желаемого результата.