x86-64 分段错误保存堆栈指针

Question

我目前正在关注this tutorial， 但我不是那所学校的学生。

GDB 在thread_start 在线给我一个分段错误：

movq  %rsp, (%rdi)   # save sp in old thread's tcb

这是我回溯时的附加信息：

#0  thread_start () at thread_start.s:16
#1  0x0000000180219e83 in _cygtls::remove(unsigned int)::__PRETTY_FUNCTION__
    () from /usr/bin/cygwin1.dll
#2  0x00000000ffffcc6b in ?? ()
Backtrace stopped: previous frame inner to this frame (corrupt stack?)

作为一个新手，我一辈子都想不通为什么。这是我的主要文件：

#define STACK_SIZE 1024*1024

//Thread TCB
struct thread {
    unsigned char * stack_pointer;
    void(*initial_function)(void *);
    void * initial_argument;
};

struct thread * current_thread;
struct thread * inactive_thread;

void thread_switch(struct thread * old_t, struct thread * new_t);
void thread_start(struct thread * old_t, struct thread * new_t);

void yield() {
    //swap threads
    struct thread * temp = current_thread;
    current_thread = inactive_thread;
    inactive_thread = temp;

    thread_switch(inactive_thread, current_thread);
}

void thread_wrap() {
   // call the thread's function
    current_thread->initial_function(current_thread->initial_argument);
    yield();
}

int factorial(int n) {
    return n == 0 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

// calls and print the factorial
void fun_with_threads(void * arg) {
    int n = *(int*)arg;
    printf("%d! = %d\n", n, factorial(n));
}
int main() {
    //allocate memory for threads
    inactive_thread = (struct thread*) malloc(sizeof(struct thread));
    current_thread = (struct thread*) malloc(sizeof(struct thread));

    // argument for factorial
    int *p= (int *) malloc(sizeof(int));
    *p = 5;

    // intialise thread
    current_thread->initial_argument =  p; 
    current_thread->initial_function = fun_with_threads;
    current_thread->stack_pointer = ((unsigned char*) malloc(STACK_SIZE)) + STACK_SIZE; 
    thread_start(inactive_thread, current_thread);
    return 0;
}

这是我的 thread_start 的 asm 代码

# Inline comment
/* Block comment */

# void thread_switch(struct thread * old_t, struct thread * new_t);

.globl thread_start

thread_start:
  pushq %rbx           # callee-save
  pushq %rbp           # callee-save
  pushq %r12           # callee-save
  pushq %r13           # callee-save
  pushq %r14           # callee-save
  pushq %r15           # callee-save

  movq  %rsp, (%rdi)   # save sp in old thread's tcb
  movq (%rsi), %rsp    # load sp from  new thread

  jmp thread_wrap

和线程开关：

# Inline comment
/* Block comment */

# void thread_switch(struct thread * old_t, struct thread * new_t);

.globl thread_switch

thread_switch:
  pushq %rbx           # callee-save
  pushq %rbp           # callee-save
  pushq %r12           # callee-save
  pushq %r13           # callee-save
  pushq %r14           # callee-save
  pushq %r15           # callee-save
  movq  %rsp, (%rdi)   # save sp in old thread's tcb
  movq (%rsi), %rsp    # load sp from  new thread
  popq  %r15           # callee-restore
  popq  %r14           # callee-restore
  popq  %r13           # callee-restore
  popq  %r12           # callee-restore
  popq  %rbp           # callee-restore
  popq  %rbx           # callee-restore
  ret                  # return

Answer 1

你在 cygwin 上，对吧？它默认使用 Windows x64 调用约定，而不是 System V x86-64 psABI。所以你的参数不在%rdi和%rsi中。

调用约定是 Windows x64，但 ABI 略有不同：long 是 64 位，所以它是 LP64 而不是 LLP64。见the cygwin docs。

您可以使用 __attribute__((sysv_abi)) on the prototype 覆盖默认值，但这仅适用于理解 GNU C 的编译器。

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Agner Fog's calling convention guide 有一些关于如何编写源代码以在 Windows 和非 Windows 上组合成工作函数的建议。最直接的就是使用#ifdef来选择不同的函数序言。

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这个Intel intro to x64 assembly 有点以 Windows 为中心，详细介绍了 Windows x64 __fastcall 调用约定。

（后面是例子和东西。这是一个非常大而且很好的教程，从非常基本的东西开始，包括如何使用像汇编程序这样的工具。我推荐它用于在 Windows 开发环境中学习 x86-64 asm ，也许一般来说。）

Windows x64 __fastcall（类似于 x64 __vectorcall，但不在向量 reg 中传递向量）

• RCX、RDX、R8、R9 用于整数和指针参数按从左到右的顺序
• XMM0、1、2 和 3 用于浮点参数。
• 其他参数从左到右压入堆栈。
• 长度小于 64 位的参数不进行零扩展；高位包含垃圾。
• 调用者有责任在调用 功能。
• 调用者有责任在调用后清理堆栈。
• 如果 64 位或更少，则在 RAX 中返回整数返回值（类似于 x86）。
• 在 XMM0 中返回浮点返回值。
• 较大的返回值（结构）由调用者在堆栈上分配空间，然后 RCX 包含一个指向返回空间的指针，当 被调用者被调用。然后是整数参数的寄存器用法 推了一个到右边。 RAX 将此地址返回给调用者。
• 堆栈是 16 字节对齐的。 “调用”指令压入一个 8 字节的返回值，因此所有非叶函数都必须调整 分配堆栈空间时，按 16n+8 形式的值进行堆栈。
• 寄存器 RAX、RCX、RDX、R8、R9、R10 和 R11 被认为是易失的，并且必须在函数调用时被销毁。 RBX、RBP、 RDI、RSI、R12、R14、R14 和 R15 必须使用以下函数保存在任何函数中 他们。
• 请注意，浮点（以及 MMX）寄存器没有调用约定。
• 更多详细信息（可变参数、异常处理、堆栈展开）在 Microsoft 的网站上。

x86 标记 wiki 中 MS 调用约定文档的链接（以及 System V ABI 文档，以及大量其他好东西）。

另见Why does Windows64 use a different calling convention from all other OSes on x86-64?