在 C 内联汇编中将 Segfault 推送到堆栈

Question

我遇到了一些内联汇编的问题。我正在编写一个编译器，它正在编译为程序集，为了可移植性，我让它在 C 中添加了 main 函数，并且只使用内联程序集。尽管即使是最简单的内联汇编也会给我一个段错误。感谢您的帮助

int main(int argc, char** argv) {
  __asm__(
"push $1\n"
  );
  return 0;
}

Answer 1

TLDR 在底部。注意：这里的一切都是假设x86_64。

这里的问题是编译器实际上永远不会在函数体中使用push 或pop（序言/结语除外）。

考虑this example。

当函数开始时，在序言中的堆栈上腾出空间：

push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 32

这会为main 创建 32 个字节的空间。然后注意在整个函数中，不是将项目推入堆栈，而是通过rbp 的偏移量将它们mov'd 到堆栈：

        mov     DWORD PTR [rbp-20], edi
        mov     QWORD PTR [rbp-32], rsi
        mov     DWORD PTR [rbp-4], 2
        mov     DWORD PTR [rbp-8], 5

这样做的原因是它允许变量随时随地存储，并随时随地从任何地方加载，而不需要大量的push/pops。

考虑使用push 和pop 存储变量的情况。假设一个变量在函数的早期存储，我们称之为foo。后面8个变量入栈，需要foo，应该怎么访问？

好吧，您可以弹出所有内容直到foo，然后将所有内容推回，但这很昂贵。

当您有条件语句时，它也不起作用。假设仅当 foo 是某个特定值时才存储变量。现在你有一个条件，堆栈指针可能位于它之后的两个位置之一！

出于这个原因，编译器总是更喜欢使用rbp - N 来存储变量，因为在函数中的任何点，变量仍将存在于rbp - N。

注意：在不同的 ABI（例如 i386 system V）上，参数的参数可能会在堆栈上传递，但这不是什么大问题，因为 ABI 通常会指定应该如何处理。同样，以 i386 system V 为例，函数的调用约定将类似于：

push edi ; 2nd argument to the function.
push eax ; 1st argument to the function.
call my_func
; here, it can be assumed that the stack has been corrected

那么，为什么push 实际上会引起问题？ 嗯，我给the code加个小asmsn-p

在函数的最后，我们现在有以下内容：

        push 64

        mov     eax, 0
        leave
        ret

由于压入堆栈，现在有 2 件事失败了。

第一个是leave指令（见this thread）

离开指令将尝试pop 存储在函数开头的rbp 的值（注意编译器生成的唯一push 在开头：push rbp）。

这是为了使调用者的堆栈帧保留在main 之后。通过压栈，在我们的例子中，rbp 现在将被设置为64，因为最后压入的值是64。当main 的被调用者恢复执行并尝试访问rbp - 8 处的值时，将发生崩溃，因为rbp - 8 在十六进制中是0x38，这是一个无效地址。

但这假设被调用者甚至可以得到执行！

rbp 用无效值恢复它的值后，堆栈上的下一个东西将是rbp 的原始值。

ret 指令将从堆栈中pop 一个值，并返回到该地址...

请注意这可能会有一些问题？

CPU 将尝试跳转到存储在函数开头的rbp 的值！

在几乎所有现代程序中，堆栈都是“禁止执行”区域（请参阅here），尝试从那里执行代码会立即导致崩溃。

所以，TLDR：推入堆栈违反了编译器所做的假设，最重要的是关于函数的返回地址。这种违规导致程序执行（通常）最终在堆栈上，这将导致崩溃