从程序集中捕获/禁用 SIGFPE 异常

Question

在使用 .x86 程序集除以 0 时，出现 SIGFPE 异常idiv。我如何从汇编中禁用它？我需要系统调用还是可以直接在 x86 中完成？

再生产：

测试.asm

default rel
global WinMain

section .data 

section .text
WinMain:
    mov rcx, 0
    mov rdx, 0
    idiv rcx

命令：

nasm -f win64 test.asm
gcc test.obj
gdb a
运行

Answer 1

TL:DR：您无法使硬件不会因#DE异常而发生故障，并且在跳过信号处理程序中的故障指令以“修复”情况后恢复执行也很重要。（您还需要将 RDX 和 RAX 设置为一些特殊值，例如-1、0或明显的值，例如0xcccccccccccccccc。或者取决于什么可能使程序的其余部分默默地做一些有用的事情（？）而不是以不同的方式再次崩溃，也许+1。）

对于实际的浮点异常，x87 FPU 和 SSE（通过 MXCSR）默认具有异常掩码，因此您在无效操作（如除以零）的目标中得到 NaN，没有硬件异常。POSIX 要求，如果任何算术运算出现错误并且操作系统传递有关该错误的信号，则该信号必须是 SIGFPE。

您能做的最好的事情就是使用信号处理程序捕获 SIGFPE（sigaction(2)在 Linux 等 POSIX 操作系统上）。奇怪的是，您正在谈论带有WinMain入口点的程序的 SIGFPE，除非 Windows SEH（结构化异常处理）也使用相同的 SIGFPE 名称？

根据 POSIX，使用 SIG_IGN 忽略它是未定义的，实际上，如果您忽略该信号或让信号处理程序返回而不执行任何操作，则会导致无限循环。硬件#DE错误有一个指向错误指令的返回地址（与页面错误相同），这样处理程序就可以看到它是哪条指令，因此以某种方式修复情况（就像 #PF 处理程序通常所做的那样）将重新运行希望下次尝试时不会出错的说明。

所以你的处理程序应该检查是否si_code == FPE_INTDIV。如果是这样，它可能会尝试将程序计数器推进到超过错误指令的末尾，就像它根本没有执行一样运行，使 FLAGS 和 RDX:RAX 保持不变。（或者您的信号处理程序可以将它们设置为一些一致的值。）

线程的寄存器可由在其中运行的 Linux 信号处理程序访问和修改。 获取生成 UNIX 信号的故障地址也涵盖了这些ucontext_t内容，其中包含 GPR（包括 RAX 和 RDX）以及 RIP（程序计数器）。

x86-64 指令的长度可变。您必须从 RIP 中的地址解码机器代码，跳过前缀，查找作为idiv或 的操作码的操作码字节div。如果是这样，请将 RIP 前进到该指令之后以跳过它。指令长度解码并非易事，因为具有可变长度寻址模式的内存源操作数是可能的：您必须对 ModRM 和可选的 SIB 进行解码，足以计算出总指令长度。（x86-64 的设计目的是让这不会太痛苦，因此硬件可以有效地完成它：在对前缀后面的部分进行指令长度解码时，您不需要记住 REX 前缀中的位（如果有的话）： * rbp not允许作为 SIB 基础吗？）

没有标志/控制寄存器/其他硬件设置会在除数 = 0 或商不适合操作数大小时引发但不会引发除法div异常idiv。#DE例如 64 位的 RAX idiv rcx，就像INT64_MIN / -1在 x86-64 上也会出现故障。

或者对于(unsigned long)-1 / 1有符号除法，就像您在有符号之前通过零扩展到 RDX:RAX 所做的那样idiv。通常使用cqo/idiv在有符号除法之前将 RAX 符号扩展为 RDX:RAX，或在无符号除法之前使用xor edx,edx/div将零扩展为 RDX。
（什么时候以及为什么我们要签署扩展并使用 cdq 与 mul/div？）

您可以屏蔽 FP 异常，默认的 x87 和 SSE (MXCSR) 状态是屏蔽 FP 异常，因此通常在 x86-64 系统上唯一可以引发 SIGFPE 的是整数除法。（或者可能是一条into指令，如果设置了 OF 标志则捕获。）

有关的：

• 我可以忽略除以零产生的 SIGFPE 吗？（一个 XY 问题，所以答案实际上并没有解决如何做到这一点。）
• 为什么整数除以 -1（负一）会得到 FPE？- 有趣的事实：在 ARM 上， INT_MIN / xwherex=-1不会出错，除以 0 也不会出错。有关 POSIX 在这种情况下对信号的要求的更多背景信息，请参阅该内容。
• 获取生成 UNIX 信号的故障地址