AOSP 非显而易见的 syscall() 实现

Question

据我所知，ARM 的 Linux ABI 声明系统调用返回值是通过传递的r0，如果它是负数，它应该被线程化为 errno 值否定。即系统调用结束了一些错误。AOSP以某种奇特的方式执行此检查：

ENTRY(syscall)
    mov     ip, sp
    stmfd   sp!, {r4, r5, r6, r7}
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_rel_offset r4, 0
    .cfi_rel_offset r5, 4
    .cfi_rel_offset r6, 8
    .cfi_rel_offset r7, 12
    mov     r7, r0
    mov     r0, r1
    mov     r1, r2
    mov     r2, r3
    ldmfd   ip, {r3, r4, r5, r6}
    swi     #0
    ldmfd   sp!, {r4, r5, r6, r7}
    .cfi_def_cfa_offset 0
    cmn     r0, #(MAX_ERRNO + 1) /* Set C flag if r0 is between -4095 and -1, set Z flag if r0 == -4096 */
    bxls    lr                   /* return if Z is set or C is clear */
    neg     r0, r0
    b       __set_errno_internal
END(syscall)

看起来这个函数不会r0 < -4096作为错误条件威胁。虽然它应该。当然真正的errno将适合允许的差距，但无论如何，以这种方式进行检查而不只是测试r0消极性的理由是什么？

PS 如果我遗漏了什么或者只是我的分析不正确 - 任何评论都表示赞赏。

Answer 1

这就是 Linux 的系统调用 ABI/API 的设计方式，只-errno允许有限范围的值，以避免为一小组错误代码使用可能返回值范围的一半。（没有人需要超过 4095 个 errno 代码？）

正如@Timothy 指出的那样，这mmap是一个很好的例子：它需要返回一个指针。 mmap的返回值始终是页面对齐的，因此在具有 4k 页面或更大页面（即几乎（？）所有内容）的系统上，-4095是您可以使用的最大数量级负数，而不是有效的页面地址。

-4095=2^32 - 4095在 32 位 2 的补码系统中。最高页起始地址是2^32-4096。这是准确选择这个范围作为表示“错误”的那些的明显动机。

（但请注意，您仍然无法mmap的虚拟地址空间的最高页，即使是32位进程64位内核下，即使-4096UL是从非返回错误mmap。内核内部使用相同的波段-errno密码机制的指针，不仅为系统调用ABI，因此它保留页面顶部，以防止过有一个有效的指针也是一个错误代码。这也避免了角落情况下，像一个指向一个过去的可能性- 数组结尾为 0 (NULL)。）

表示错误的值范围理论上取决于平台并且是系统调用 ABI 的一部分，但 AFAIK Linux[-4095..-1]在它支持的每个平台上使用。MUSL libc 实现硬编码-4096UL在非 x86 或 ARM 特定的 C 源文件中：/src/internal/syscall_ret.c.

正如@Tsyvarev 指出的那样，Linux 定义MAX_ERRNO为 4095 ininclude/linux/err.h，而不是特定于arch 的 header。（评论指出，如果需要的话，它可以是特定于架构的，并且是因为内核指针的工作方式而专门选择的。）

x86-64 System V ABI 还有一个关于 Linux 系统调用的信息性（非规范性）部分，其中指定-4095了-1范围。（搜索-4095）。（其他使用 x86-64 System V 的平台可以改变它们的系统调用 ABI，如FreeBSD或 MacOS）

有趣的事实：这意味着sys_getpriority不能nice直接返回关卡。相反，它返回20-nice，它将-20..19nice 值的范围映射到40..1。在通用retval > -4096UL检查检测到非错误返回值后，libc 包装函数必须解码 nice值。

有趣的事实 #2：某些 Linux 平台（例如 MIPS 和 PowerPC）上的系统调用 ABI 在-1单独的寄存器中返回返回值和 errno 代码。来源：此syscall inline-asm 包装器库中的评论。（看起来像一个很好的库；避免"memory"了一些系统调用包装头具有的丢失clobbers之类的问题。）

有关的：

• 汇编中系统调用的返回值是什么？
• Linux 系统调用、错误号和带内信令（使用 x86-64 示例，但概念当然是相同的）。这里的关键概念是带内信令。
• Linux 系统调用权威指南（在 x86 上）