直接访问函数栈

Question

我之前曾向a question 询问过带有未指定数量参数的 C 函数，例如void foo() { /* code here */ } 并且可以使用 未指定数量的未指定类型的参数调用。

当我询问像 void foo() { /* code here */ } 这样的函数是否有可能获取调用它的参数时，例如foo(42, "random")有人说：

您唯一能做的就是使用调用约定和所运行架构的知识，并直接从堆栈中获取参数。 source

我的问题是：

如果我有这个功能

void foo()
{
    // get the parameters here
};

我称之为：foo("dummy1", "dummy2") 是否可以直接从堆栈中获取foo 函数中的 2 个参数？

如果是，如何？是否可以访问完整堆栈？例如，如果我递归调用一个函数，是否有可能以某种方式访问​​每个函数状态？

如果不是，那么带有未指定数量参数的函数有什么意义？这是 C 编程语言中的错误吗？在哪种情况下，任何人都希望 foo("dummy1", "dummy2") 为标头为 void foo() 的函数编译和运行良好？

Answer 1

很多'如果'：

1. 您只使用一个版本的编译器。
2. 一组编译器选项。
3. 设法说服您的编译器永远不要在寄存器中传递参数。
4. 说服您的编译器不要将两个调用 f(5, "foo") 和 f(&i, 3.14) 对同一函数的不同参数视为错误。 （这曾经是早期 DeSmet C 编译器的一个特性）。

然后函数的激活记录是可预测的（即您查看生成的程序集并假设它始终相同）：返回地址将在某处和保存的 bp（基指针，如果您的架构有一个)，并且参数的顺序将是相同的。那么你怎么知道传递了哪些实际参数呢？您必须对它们进行编码（它们的大小、偏移量），大概在第一个参数中，就像 printf 所做的那样。

递归（即在递归调用中没有区别）每个实例都有其激活记录（我是否说过你必须说服你的编译器从不优化尾调用？），但在 C 中，与 Pascal 不同，你不需要由于没有嵌套函数声明，因此具有指向调用者激活记录（即局部变量）的反向链接。访问完整堆栈，即当前实例之前的所有激活记录非常乏味，容易出错，并且对想要操纵返回地址的恶意代码编写者很感兴趣。

因此，基本上没有任何问题和假设。

Answer 2

是的，您可以直接通过堆栈访问传递的参数。但是不，您不能使用旧式函数定义来创建具有可变数量和参数类型的函数。以下代码显示了如何通过堆栈指针访问参数。它完全依赖于平台，所以我不知道它是否可以在你的机器上工作，但你可以理解

long foo();

int main(void)
{
    printf( "%lu",foo(7));
}

long foo(x)
 long x;
{
    register void* sp asm("rsp");
    printf("rsp = %p rsp_ value = %lx\n",sp+8, *((long*)(sp + 8)));
    return *((long*)(sp + 8)) + 12;
}

1. 获取堆栈头指针（我机器上的 rsp 寄存器）
2. 将传递参数的偏移量添加到 rsp => 你会得到指向栈中 long x 的指针
3. 取消引用指针，加 12（做任何你需要的事情）并返回值。

偏移量是个问题，因为它取决于编译器、操作系统以及谁知道还有什么。 对于这个例子，我在调试器中简单地检查了它，但如果它对你真的很重要，我认为你可以为你的机器解决方案提供一些“通用”。

Answer 3

如果您声明void foo()，那么您将收到foo("dummy1", "dummy2") 的编译错误。

您可以声明一个接受未指定数量参数的函数，如下所示（例如）：

int func(char x,...);

如您所见，至少必须指定一个参数。这样一来，在函数内部，您将能够访问 last 指定参数之后的所有参数。

假设你有以下调用：

short y = 1000;
int sum = func(1,y,5000,"abc");

以下是实现func 并访问每个未指定参数的方法：

int func(char x,...)
{
    short y = (short)((int*)&x+1)[0]; // y = 1000
    int   z = (int  )((int*)&x+2)[0]; // z = 5000
    char* s = (char*)((int*)&x+3)[0]; // s[0...2] = "abc"
    return x+y+z+s[0];                // 1+1000+5000+'a' = 6098
}

如您所见，这里的问题是每个参数的类型和参数的总数是未知的。因此，任何带有“不适当”参数列表的 func 调用都可能（并且可能会）导致运行时异常。

因此，通常，第一个参数是一个字符串 (const char*)，它指示以下每个参数的类型，以及参数的总数。此外，还有用于提取未指定参数的标准宏 - va_start 和 va_end。

例如，您可以通过以下方式实现与printf 行为类似的函数：

void log_printf(const char* data,...)
{
    static char str[256] = {0};
    va_list args;
    va_start(args,data);
    vsnprintf(str,sizeof(str),data,args);
    va_end(args);
    fprintf(global_fp,str);
    printf(str);
}

P.S.：上面的例子不是线程安全的，这里只是作为例子...