是否可以将线程执行转移到另一个线程？

Question

我目前正在尝试将线程执行从当前线程转移到另一个新创建的线程的可能性（我希望它是一个正确的词）；这是插图：

• 线程 1 正在运行
• Thread1 在代码中间停止并创建 Thread2
• Thread2 从 Thread1 停止的代码中间继续

编辑：更新了示例。

#include "stdafx.h"
#include <memory>
#include <windows.h>
#include <cassert>

int _eax, _ebx, _ecx, _edx;
int _ebp, _esp, _esi, _edi;
int _eip;
int _flags;
int _jmp_addr;
bool thread_setup = false;
CONTEXT PrevThreadCtx;
HANDLE thread_handle;

int _newt_esp;
int _newt_ret;

DWORD WINAPI RunTheThread(LPVOID lpParam)
{
    // 1000 is more than enough, call to CreateThread() should already return by now.
    Sleep(1000);

    ResumeThread(thread_handle);
    return 0;
}

DWORD WINAPI DummyPrologueEpilogue(LPVOID lpParam)
{
    return 123;
}

__declspec(naked) void TransferThread(LPVOID lpParam)
{
    //longjmp(jmpbuf, 0);=
    __asm
    {
        call get_eip;
        cmp[_newt_esp], 0;
        mov[_newt_ret], eax;
        jz setup_new_thread;
        jmp DummyPrologueEpilogue;

get_eip:
        mov eax, [esp];
        ret;

setup_new_thread:
        pushad;
        mov[_newt_esp], esp;

        mov eax, [_flags];
        push eax;
        popfd;

        mov eax, [_eax];
        mov ebx, [_ebx];
        mov ecx, [_ecx];
        mov edx, [_edx];

        mov ebp, [_ebp];
        mov esp, [_esp];
        mov esi, [_esi];
        mov edi, [_edi];

        jmp [_eip];
    }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int x = 100;
    char szTest[256];

    sprintf_s(szTest, "x = %d", x);

    //HideThread();

    //setjmp(jmpbuf);

    __asm
    {
        // Save all the register
        mov[_eax], eax;
        mov[_ebx], ebx;
        mov[_ecx], ecx;
        mov[_edx], edx;

        mov[_ebp], ebp;
        mov[_esp], esp;
        mov[_esi], esi;
        mov[_edi], edi;

        push eax;

        // Save the flags
        pushfd;
        pop eax;
        mov[_flags], eax;

        // If we on *new thread* jmp to end_asm, otherwise continue...
        call get_eip;
        mov[_eip], eax;
        mov al, byte ptr[thread_setup];
        test al, al;
        jnz end_asm;

        mov eax, [jmp_self];
        mov[_jmp_addr], eax;

        pop eax;

        mov[_newt_esp], 0;
        mov byte ptr[thread_setup], 1;
        push 0;
        push CREATE_SUSPENDED;
        push 0;
        push TransferThread;
        push 0;
        push 0;
        call CreateThread;
        mov [thread_handle], eax;

        // Create another thread just to resume 'TransferThread()'/*new thread* to give time to
        // __stdcall below to return properly, thus restoring the stack.
        // So the *new thread* does not accidentally pop the value from stacks or the __stdcall cleanup
        // code doesn't accidentally overwrites new pushed value from *new thread*.
        push 0;
        push 0;
        push 0;
        push RunTheThread;
        push 0;
        push 0;
        call CreateThread;

        // Jump to self, consumes CPU
jmp_self:
        jmp jmp_self;
        nop;
        nop;
        jmp end_asm;

get_eip:
        mov eax, [esp];
        ret;
end_asm:
    }

    // Test stack-based variable
    MessageBoxA(0, szTest, "Hello World!", MB_OK);
    assert(x = 100);

    x += GetCurrentThreadId();
    sprintf_s(szTest, "x = %d", x);

    HMODULE hMod = LoadLibrary(TEXT("comctl32"));
    FreeLibrary(hMod);

    try
    {
        std::unique_ptr<char[]> pTest(new char[256]);

        sprintf_s(pTest.get(), 256, "WinApi call test. Previous loadLibrary() call return %X", hMod);
        MessageBoxA(0, pTest.get(), "Hello World!", MB_OK);
    } catch (...) {}

    char *pszTest = (char*) malloc(256);
    if (pszTest)
    {
        float f = 1.0;
        f *= (float) GetCurrentThreadId();

        sprintf_s(pszTest, 256, "Current Thread ID = %X, Thread handle = %X, FP Test = %f", GetCurrentThreadId(), GetCurrentThread(), f);
        MessageBoxA(0, pszTest, "Hello World!", MB_OK);

        free( pszTest );
    }

    // printf() from *new thread* will fail on stkchk()
    //printf("Simple test\n");

    // Let's terminate this *new* thread and continue the old thread
    if (thread_setup)
    {
        DWORD OldProtect;
        thread_setup = false;

        VirtualProtect((PVOID)_jmp_addr, 2, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &OldProtect);
        *(int*)(_jmp_addr) = 0x90909090; // Prev thread not suspended. Just hope this op is atomic.

        // Operation below will change the stack pointer
        //VirtualProtect((PVOID)_jmp_addr, 2, OldProtect, &OldProtect);
        //FlushInstructionCache(GetCurrentProcess(), (PVOID)_jmp_addr, 2);

        __asm {
            push eax;
            mov eax, jmp_self2;
            mov[_jmp_addr], eax;
            pop eax;
jmp_self2:
            jmp jmp_self2;
            nop;
            nop;
            mov esp, [_newt_esp];
            popad;
            jmp _newt_ret;
        }
    }
    else
    {
        DWORD OldProtect;
        VirtualProtect((PVOID)_jmp_addr, 2, PAGE_EXECUTE_READWRITE, &OldProtect);
        *(int*)(_jmp_addr) = 0x90909090; // Prev thread not suspended. Just hope this op is atomic.
    }

    // Show both thread can be exited cleanly... with some hacks.
    DWORD dwStatus;
    while (GetExitCodeThread(thread_handle, &dwStatus) && dwStatus == STILL_ACTIVE) Sleep(10);
    printf("*New Thread* exited with status %d (Expected 123), Error=%X\n", dwStatus, GetLastError());
    assert(dwStatus == 123);

    printf("Test printf from original thread!\n");
    printf("printf again!\n");
    printf("and again!\n");
    Sleep( 1000 );

    return 0;
}

该代码可能难以阅读，因为它主要由 asm 组成。所以我添加了一点评论来帮助。现在我测试了，这是很有可能的，但有一些问题。调用几个 win api 似乎很好，但调用 printf 肯定会在 stkchk() 函数上崩溃（访问被拒绝）。如果有任何建议，我会尝试替代方案。

Answer 1

这是不可能的。 （编辑：使用像 JS1 提到的 GetThreadContext 这样的 OS API 可能会成功切换，但其他限制仍然适用）

问题是，新线程需要之前的线程堆栈才能运行。您可以通过直接使用旧堆栈或将旧堆栈复制到新堆栈来做到这一点。这些都不可能：由于依赖于堆栈的指针（例如帧指针），您无法复制堆栈，并且您不能使用旧堆栈，因为操作系统会检测到线程已超出其堆栈，并引发堆栈上溢或下溢。

如果操作系统没有检测到堆栈错位，这可能是可能的。如果是这种情况，那么您可以加载旧的 ESP 和 EBP 以使用旧堆栈（就像您所做的那样）。您当前的代码有一些问题（假设它甚至可以工作），因为您在保存堆栈指针（ESP）之后推送了一些寄存器。当您重新加载 ESP 时，就像您从未推送过任何东西一样。 ESP 指针确实是一种特殊情况，需要小心处理。请注意，在这种情况下，您甚至不需要关心新堆栈，它只会被忽略。这意味着您不需要任何特殊的裸声明。

另外请注意，如果您能够做到这一点，那么如果您不恢复线程之前的代码流，则两个线程都将无法终止。旧线程在新线程运行时不应该使用堆栈，所以它不能终止，新线程也不能在旧堆栈上终止。每个堆栈在底部（或顶部，对于自上而下堆栈）包含与线程相关的清理代码。

Answer 2

作为一个仅供参考，我没有尝试过以下操作，但您可能能够使用裸函数（仅适用于 AFAIK 的 Microsoft 编译器）获得类似这样的工作： https://msdn.microsoft.com/en-us/library/5ekezyy2.aspx

存在大量限制：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/4d12973a.aspx 但使用裸函数启动线程并未列为限制。裸函数将删除序言/结语，并允许您尝试从前一个线程传输上下文。

您也可以通过解释器执行此操作：基本上保存程序的解释状态并在单独的线程上启动。

我想不出实际的用例，我不确定你为什么要这样做。