分段错误使用C和程序集创建用户级线程

Question

我试图通过一些任务来理解一些操作系统基础知识.我已经发布了一个类似的问题,得到了令人满意的答案.但这个略有不同,但我无法调试它.所以这就是我的工作:

我想要做的是启动一个主程序,malloc一个空间,用它作为一个堆栈来启动用户级线程.我的问题是返回地址.这是迄今为止的代码:

[我正在编辑我的代码,使其与我的答案的当前状态保持同步]

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

#define STACK_SIZE 512

void switch_thread(int*,int*);

int k = 0;

void simple_function()
{
    printf("I am the function! k is: %d\n",k);
    exit(0);
}

void create_thread(void (*function)())
{   
   int* stack = malloc(STACK_SIZE + 32);
   stack = (int* )(((long)stack & (-1 << 4)) + 0x10);
   stack = (int* ) ((long)stack + STACK_SIZE); 
   *stack = (long) function;
   switch_thread(stack,stack);  
}

int main()
{
    create_thread(simple_function);
    assert(0);
    return 0;
}

switch_thread是我编写的汇编代码如下:

.text
    .globl  switch_thread
switch_thread:  
    movq    %rdi, %rsp
    movq    %rsi, %rbp
    ret

这个代码在GDB下运行得非常好并且给出了预期的输出(即,将控制传递给simple_function并打印"我是函数!k是:0".但是当单独运行时,这会产生分段错误.我很困惑通过这个结果.

任何帮助,将不胜感激.提前致谢.

Answer 1

您的代码有两个问题:

1. 除非你的线程实际上在正确的程序(或嵌套的程序)中,否则就没有"基指针"这样的东西.这使得%rbp的值无关紧要,因为线程在初始化时不在特定过程内.

2. 与您的想法相反,当ret指令执行时,%rsp所指的值将成为程序计数器的新值.这意味着,当它被执行时*(base_pointer + 1),*(base_pointer)将被咨询而不是.同样,%rbp的值在这里无关紧要.

您的代码(进行最少的修改以使其运行)应如下所示:

void switch_thread(int* stack_pointer,int* entry_point);

void create_thread(void (*function)())
{
    int* stack_pointer = malloc(STACK_SIZE + 8);
    stack_pointer += STACK_SIZE; //you'd probably want to back up the original allocated address if you intend to free it later for any reason.
    switch_thread(stack_pointer,function);      
}

你的switch_thread例程应如下所示:

    .text
    .globl  switch_thread
switch_thread:
    mov     %rsp, %rax //move the original stack pointer to a scratch register
    mov     %rdi, %rsp //set stack pointer
    push    %rax       //back-up the original stack pointer
    call    %rsi       //call the function
    pop     %rsp       //restore the original stack pointer
    ret                //return to create_thread

仅供参考:如果您正在自己初始化一个线程,我建议您首先创建一个适当的蹦床作为线程入口点(例如ntdll的RtlUserThreadStart).这将使事情变得更加清晰,特别是如果您想要使程序多线程并且还将任何参数传递给启动例程.