Question

我正在为可执行文件设置自己的运行时环境，我无法获得clang（v3.4-1ubuntu1，target：x86_64-pc-linux-gnu）来生成一个可执行文件#39; t段错误。我已将问题减少到以下几点：

如果我有一个文件crt1.c除了满足_start符号的链接器要求外什么都不做：

void
_start(char *arguments, ...)
{
}

然后我用clang -nostdlib crt1.c编译它，它产生以下可执行文件（来自objdump -d a.out）：

a.out:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000400150 <_start>:
  400150:   55                      push   %rbp
  400151:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  400154:   48 81 ec f0 00 00 00    sub    $0xf0,%rsp
  40015b:   84 c0                   test   %al,%al
  40015d:   0f 29 bd 30 ff ff ff    movaps %xmm7,-0xd0(%rbp)
  400164:   0f 29 b5 20 ff ff ff    movaps %xmm6,-0xe0(%rbp)
  40016b:   0f 29 ad 10 ff ff ff    movaps %xmm5,-0xf0(%rbp)
  400172:   0f 29 a5 00 ff ff ff    movaps %xmm4,-0x100(%rbp)
  400179:   0f 29 9d f0 fe ff ff    movaps %xmm3,-0x110(%rbp)
  400180:   0f 29 95 e0 fe ff ff    movaps %xmm2,-0x120(%rbp)
  400187:   0f 29 8d d0 fe ff ff    movaps %xmm1,-0x130(%rbp)
  40018e:   0f 29 85 c0 fe ff ff    movaps %xmm0,-0x140(%rbp)
  400195:   48 89 bd b8 fe ff ff    mov    %rdi,-0x148(%rbp)
  40019c:   4c 89 8d b0 fe ff ff    mov    %r9,-0x150(%rbp)
  4001a3:   4c 89 85 a8 fe ff ff    mov    %r8,-0x158(%rbp)
  4001aa:   48 89 8d a0 fe ff ff    mov    %rcx,-0x160(%rbp)
  4001b1:   48 89 95 98 fe ff ff    mov    %rdx,-0x168(%rbp)
  4001b8:   48 89 b5 90 fe ff ff    mov    %rsi,-0x170(%rbp)
  4001bf:   0f 84 5b 00 00 00       je     400220 <_start+0xd0>
  4001c5:   0f 28 85 c0 fe ff ff    movaps -0x140(%rbp),%xmm0
  4001cc:   0f 29 85 70 ff ff ff    movaps %xmm0,-0x90(%rbp)
  4001d3:   0f 28 8d d0 fe ff ff    movaps -0x130(%rbp),%xmm1
  4001da:   0f 29 4d 80             movaps %xmm1,-0x80(%rbp)
  4001de:   0f 28 95 e0 fe ff ff    movaps -0x120(%rbp),%xmm2
  4001e5:   0f 29 55 90             movaps %xmm2,-0x70(%rbp)
  4001e9:   0f 28 9d f0 fe ff ff    movaps -0x110(%rbp),%xmm3
  4001f0:   0f 29 5d a0             movaps %xmm3,-0x60(%rbp)
  4001f4:   0f 28 a5 00 ff ff ff    movaps -0x100(%rbp),%xmm4
  4001fb:   0f 29 65 b0             movaps %xmm4,-0x50(%rbp)
  4001ff:   0f 28 ad 10 ff ff ff    movaps -0xf0(%rbp),%xmm5
  400206:   0f 29 6d c0             movaps %xmm5,-0x40(%rbp)
  40020a:   0f 28 b5 20 ff ff ff    movaps -0xe0(%rbp),%xmm6
  400211:   0f 29 75 d0             movaps %xmm6,-0x30(%rbp)
  400215:   0f 28 bd 30 ff ff ff    movaps -0xd0(%rbp),%xmm7
  40021c:   0f 29 7d e0             movaps %xmm7,-0x20(%rbp)
  400220:   48 8b 85 b0 fe ff ff    mov    -0x150(%rbp),%rax
  400227:   48 89 85 68 ff ff ff    mov    %rax,-0x98(%rbp)
  40022e:   48 8b 8d a8 fe ff ff    mov    -0x158(%rbp),%rcx
  400235:   48 89 8d 60 ff ff ff    mov    %rcx,-0xa0(%rbp)
  40023c:   48 8b 95 a0 fe ff ff    mov    -0x160(%rbp),%rdx
  400243:   48 89 95 58 ff ff ff    mov    %rdx,-0xa8(%rbp)
  40024a:   48 8b b5 98 fe ff ff    mov    -0x168(%rbp),%rsi
  400251:   48 89 b5 50 ff ff ff    mov    %rsi,-0xb0(%rbp)
  400258:   48 8b bd 90 fe ff ff    mov    -0x170(%rbp),%rdi
  40025f:   48 89 bd 48 ff ff ff    mov    %rdi,-0xb8(%rbp)
  400266:   4c 8b 85 b8 fe ff ff    mov    -0x148(%rbp),%r8
  40026d:   4c 89 45 f8             mov    %r8,-0x8(%rbp)
  400271:   48 81 c4 f0 00 00 00    add    $0xf0,%rsp
  400278:   5d                      pop    %rbp
  400279:   c3                      retq

可执行文件在地址40015d处的指令处崩溃并发生分段错误 - 保存％xmm7的指令。我不知道为什么clang将这些拯救掉了，gcc没有产生这样的指示。

％rbp中传递的值是7fffffffe588，它不是16字节对齐的，我猜在某种意义上解释了分段错误。但是我怎么能让它发挥作用呢？得到它来压制那些保存说明？得到它以某种方式对齐rbp指针？

编辑：我想这个问题归结为clang正在生成的代码假定％rsp将是16字节对齐的。这是一个有效的假设吗？为什么在这个例子中不正确？

Answer 1

编辑：找到了解决方案 - 请跳过以下内容...

首先，确保堆栈（%rsp）是16字节对齐的：

pushq  %rbp
movq   %rsp, %rbp
andq   $-0x10, %rsp  ; rsp = rsp & 0xffffffffffffff0

这是有问题的，因为通常调用者有责任确保%rsp是16字节对齐的，因为%rbp + 16.n可能不在16字节边界上。因此，movq %rsp, %rbp对齐后可能会显示%rsp。

sub $0xf0, %rsp分配堆栈空间的0xf0字节; 0xf0是（16）的倍数。如果%rsp不是16字节对齐，movaps %xmm7, -0xd0(%rbp) =＆gt; movaps %xmm7, 0x20(%rsp)。换句话说，SSE寄存器存储在%rsp + 32。如果不对齐，则会引发“一般保护例外”，即段错误。

您可能遇到的另一个问题是对-0x170(%rbp) =＆gt;的读/写操作那是-0x80(%rsp)，它是red zone的边界（或过去？我可能在我的偏移中）。x86-64 SysV ABI的边界。由于这是一个叶子函数，你可以自由使用它，但不能写过它。

注意：如果您的函数被称为，则应从%rsp中减去另外的（8）个字节以确保16字节对齐。这将反过来影响(%ebp)的偏移量。

我不是在这里检查ABI标准，我可能犯了一些错误;所以最好查看{{3}}（第3.2节）。

解决方案：使用-mstackrealign标志编译上述函数，明确地将%rsp对齐到16字节边界。我在OS X上使用了clang，它与x86-64 SysV（x86-64 ELF / Linux）在调用约定和对齐要求方面基本相同：

clang -nostdlib -mstackrealign -c crt1.c

0000000000000000        pushq   %rbp
0000000000000001        movq    %rsp, %rbp
0000000000000004        andq    $0xfffffffffffffff0, %rsp
000000000000000b        subq    $0x170, %rsp
0000000000000012        testb   %al, %al
...

BTW - 通过使所有加载/存储相对于%rbp来完全避免%rsp问题。因此，没有使用红色区域 - 至少使用Apple的基于LLVM 3.3的铿锵声。

Clang使用-nostdlib生成崩溃代码

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