EFLAGS 状态

Question

在过去的几天里，我一直在为一种试图获得 EFLAGS 状态的奇怪行为而苦苦挣扎。为此，我编写了以下代码：

#include <stdio.h>

int flags_state()
{

  int flags = 0;

  __asm__ __volatile__("pushfq");
  __asm__ __volatile__("pop %%rax": "=a"(flags));

  return flags;
}

int main()
{

  printf("Returning EFLAGS state: 0x%x\n", flags_state());
  return 0;

}

当它运行时，我得到：

./flags
Returning EFLAGS state: 0x246

当我打印两次标志时，它变得更奇怪了

Returning EFLAGS state: 0x246
Returning EFLAGS state: 0x206

当我尝试打印 6 次时它发生了变化

Returning EFLAGS state: 0x246
Returning EFLAGS state: 0x202
Returning EFLAGS state: 0x202
Returning EFLAGS state: 0x202
Returning EFLAGS state: 0x202
Returning EFLAGS state: 0x202

最后是最奇怪的（至少对我来说），当我打印 8 次时

Returning EFLAGS state: 0x246
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206
Returning EFLAGS state: 0x206

那么，为什么我第一次得到 0x246 呢？根据英特尔的手册不应该是 0x2 吗？为什么当我尝试打印更多次并继续更改时它会改变？

Answer 1

  __asm__ __volatile__("pushfq");
  __asm__ __volatile__("pop %%rax": "=a"(flags));

你不能像这样分解 asm 语句之间的指令。当 asm 语句移动堆栈指针而不将其放回时，编译器会非常困惑。孤立地看可能没问题，但想象一下函数是内联的；编译器可以决定针对明显不相关的代码移动 asm。

另一个问题是，由于红色区域，编译器可能将重要数据放在堆栈指针下方：就在您pushfq会覆盖它的位置。

这不是那么容易解决的。我最好的猜测是

unsigned long get_rflags(void) {
    unsigned long result;
    asm("sub $128, %%rsp ; pushfq ; pop %0 ; add $128, %%rsp" 
        : "=r"  (result) : : "cc");
    return result;
}

要么将其写为纯粹在 asm 中的“裸”函数，以便您知道不涉及编译器。

（如/sf/answers/3318175311/ 所述，可以通过编写add $-128, %%rsp...进行较小的代码大小优化...sub $-128, %%rsp因为 -128 适合符号扩展的 8 位，但 +128 不适合。）

（sub/add意志本身会影响如下所述的算术标志，但是它们又经常改变，以至于很难给它们的值赋予太多意义。我想lea -128(%%rsp), %%rsp如果你真的关心的话，你可以使用。）

至于变化的值，您会看到第 2 位和第 6 位的变化：奇偶校验标志和零标志。由于几乎每个算术指令都根据结果设置这些值，并且在您的调用之间执行其他代码（例如printf！的所有代码），因此我们会看到值发生变化也就不足为奇了。进位、符号、溢出和辅助进位标志同样是“易失的”。这没有什么奇怪的。

没有理由期望值 0x2：所有类型的代码都在运行，并且几乎所有代码都会影响标志，那么为什么所有其他标志都需要清除？

如果您愿意，您可以在调试器中逐条指令地单步执行代码，并观察 RFLAGS 的变化。您可能会看到它在一个 printf 和下一个之间变化数百次。