更正 sys_uname 的内联汇编代码

Question

我已经为系统调用 sys_uname 编写了内联汇编代码，但它似乎不正确。

#include <sys/utsname.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/syscalls.h>
#include <string.h>

struct utsname stroj;
__asm__ volatile("pushl $0;"
              "pushl %%ebx;"
              "pushl $0;"
              "int $0x80;"
              :
              : "a" (SYS_uname), "b" (&stroj)
              );

//uname(&stroj); -> when I do this it works, but again, I want to use inline assembly
write(1, stroj.nodename, strlen(stroj.nodename)); // 1 = stdout

是否有一些我没有解决的明显问题？这个写什么都没有打印出来，字面意思是“”。

Answer 1

这个答案假设您希望直接使用系统调用而不是通过 C 库函数是有原因的。

正确的内联汇编版本可能如下所示：

#include <sys/utsname.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

/* SYS_uname has the value 164 */
/* #define SYS_uname 164 */

#define SYS_uname SYS_freebsd4_uname

int main()
{
    u_int syscallnum = SYS_uname;
    struct utsname stroj;

    asm("push %[stroj]\n\t"
        "push %%eax\n\t"        /* Required dummy value for int 0x80 */
        "int $0x80\n\t"
        "add $8, %%esp"         /* 2*4 bytes removed from stack */
        : "+a"(syscallnum)      /* error code also returned in syscallnum */
        : [stroj]"r"(&stroj)
        : "memory");

    write(1, stroj.nodename, strlen(stroj.nodename));
    return 0;
}

FreeBSD 32-bit system calls 参数以相反的顺序压入堆栈。在发出int $0x80 之前，必须将一个虚拟值（任何值）压入堆栈。系统调用后需要调整栈指针ESP。任何可能发生变化的寄存器也需要处理。 int $0x80 将在 EAX 中返回错误代码。上面的代码将该值返回到 syscallnum 变量中。如果您修改内联汇编中的寄存器并且不让 GCC 知道它可能会导致通常难以追踪的未定义行为。

如果您通过寄存器传递地址，则需要添加内存操作数（即使它们是哑元）以指定正在读取和/或写入寄存器中指针处的数据。或者，您可以指定memory clobber，尽管它是一种更暴力的方法，但它可能更容易理解。

GCC 的内联汇编功能强大，但很难正确使用，如果错误，可能会导致意外行为。您应该只将内联汇编用作last resort。 FreeBSD 有一个syscall function，可用于调用大多数系统调用。

你可以把上面的内联汇编写成：

asm(
    "push %[stroj]\n\t"
    "push %%eax\n\t"        /* Required dummy value for int 0x80 */
    "int $0x80\n\t"
    "add $8, %%esp"         /* 2*4 bytes removed from stack */
    : "+a"(syscallnum),     /* error code also returned in syscallnum */
      "=m"(stroj)
    : [stroj]"r"(&stroj));

---

FreeBSD 2+ 不支持过时的 SYS_uname

如果您尝试运行上面的代码，您会发现它没有返回任何内容。如果您将程序TRUSS 与truss ./progname 之类的命令一起使用，您应该在输出中看到如下内容：

obs_uname(0xffffc6f8,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0) ERR#78 '功能未实现'

这是因为FreeBSD 2+ doesn't support the SYS_uname system call 现在被认为已过时。 FreeBSD 的 libc uname 调用 SYS___sysctl 来填充 utsname 结构的字段。从命令行您可以使用以下命令查询nodename：

sysctl kern.hostname

你可以这样通过系统调用调用sysctl：

#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/sysctl.h>

#define OSNAME_MAX_LEN 256
/* SYS___sysctl has the value 202 */
/* #define SYS___sysctl 202 */

int main(void)
{
    char        osname[OSNAME_MAX_LEN];
    size_t      osnamelen = sizeof(osname) - 1;
    int         name[] = {CTL_KERN, KERN_HOSTNAME};
    u_int       namelen = sizeof(name) / sizeof(name[0]);
    char *      old = osname;
    size_t *    oldlenp = &osnamelen;

    u_int syscallnum = SYS___sysctl;

    asm("push %[newlen]\n\t"
        "push %[new]\n\t"
        "push %[oldlenp]\n\t"
        "push %[old]\n\t"
        "push %[namelen]\n\t"
        "push %[name]\n\t"
        "push %%eax\n\t"         /* Required dummy value */
        "int $0x80\n\t"
        "add $28, %%esp"         /* 7*4=28 bytes to remove from stack */
        : "+a"(syscallnum)       /* error code also returned in syscallnum */
        : [name]"r"(name), [namelen]"r"(namelen),
          [old]"r"(old)  , [oldlenp]"r"(oldlenp),
          [new]"i"(NULL), [newlen]"i"(0)
        : "memory");

    if (syscallnum) {
        return EXIT_FAILURE;
    }

    osname[osnamelen]='\0';     /* Ensure the OS Name is Null terminated */
    printf("This machine's node name is %s\n", osname);
    return EXIT_SUCCESS;
}

当内联汇编调整 ESP (push 等) 时，它可能导致由 GCC 生成并通过约束传递的内存操作数指向错误的内存位置。如果将任何数据放在堆栈上，则尤其如此。为避免此问题，最简单的方法是通过寄存器传递地址。

使用syscall 函数而不是内联汇编也可以这样编写：

#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/sysctl.h>

#define OSNAME_MAX_LEN 256
/* SYS___sysctl has the value 202 */
/* #define SYS___sysctl 202 */

int main(void)
{
    char        osname[OSNAME_MAX_LEN];
    size_t      osnamelen = sizeof(osname) - 1;
    int         name[] = {CTL_KERN, KERN_HOSTNAME};
    u_int       namelen = sizeof(name) / sizeof(name[0]);
    char *      old = osname;
    size_t *    oldlenp = &osnamelen;

    if (syscall(SYS___sysctl, name, namelen, old, oldlenp, NULL, 0) == -1) {
        perror("sysctl");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    osname[osnamelen]='\0';     /* Ensure the OS Name is Null terminated */
    printf("This machine's node name is %s\n", osname);
    return EXIT_SUCCESS;
}