Question

我在macOS High Sierra上。

$ uname -v
Darwin Kernel Version 17.2.0: Fri Sep 29 18:27:05 PDT 2017; root:xnu-4570.20.62~3/RELEASE_X86_64

我有以下合成程序。

void nop1() {
  for (;;);
}

void nop2() {
  while (1);
}

void nop3() {
  int i = 0;
  while(1) {
    i++;
  }
}

void nop4() {
  static int i = 0;
  while(1) {
    i++;
  };
}

int main() {
  nop1();
  return 0;
}

编辑2：我现在已经在下面的示例中使用clang明确编译了。

当我使用clang -O2编译并运行以下C程序时，main()调用nop1()，nop2()，nop3()时出现总线错误，但{ {1}}。

nop4()

在没有$ ./a.out [1] 93029 bus error (core dumped) ./a.out的情况下编译时，所有版本都运行时没有总线错误。我想优化器会将-O2转换为nop3()。我想了解在每种情况下导致总线错误的原因以及为什么在nop2()中使用静态变量不会导致总线错误。

这是我的铿锵版：

nop4()

我还在Linux上使用gcc进行了测试：

$ clang -v
Apple LLVM version 8.1.0 (clang-802.0.42)
Target: x86_64-apple-darwin17.2.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin

，程序适用于所有$ uname -a Linux trygger 4.4.0-112-generic #135-Ubuntu SMP Fri Jan 19 11:48:36 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux - 函数，无论有无nop。

这是我在Linux上的gcc版本。

-O2

编辑4

也许otool的输出更容易分析。首先是$ gcc -v Using built-in specs. COLLECT_GCC=gcc COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper Target: x86_64-linux-gnu Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.6' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu Thread model: posix gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.6)。

-O2

没有$ clang -O2 segfault.c $ otool -vt a.out a.out: (__TEXT,__text) section _nop1: 0000000100000f30 pushq %rbp 0000000100000f31 movq %rsp, %rbp 0000000100000f34 nopw %cs:(%rax,%rax) 0000000100000f40 jmp 0x100000f40 0000000100000f42 nopw %cs:(%rax,%rax) _nop2: 0000000100000f50 pushq %rbp 0000000100000f51 movq %rsp, %rbp 0000000100000f54 nopw %cs:(%rax,%rax) 0000000100000f60 jmp 0x100000f60 0000000100000f62 nopw %cs:(%rax,%rax) _nop3: 0000000100000f70 pushq %rbp 0000000100000f71 movq %rsp, %rbp 0000000100000f74 nopw %cs:(%rax,%rax) 0000000100000f80 jmp 0x100000f80 0000000100000f82 nopw %cs:(%rax,%rax) _nop4: 0000000100000f90 pushq %rbp 0000000100000f91 movq %rsp, %rbp 0000000100000f94 nopw %cs:(%rax,%rax) 0000000100000fa0 jmp 0x100000fa0 0000000100000fa2 nopw %cs:(%rax,%rax) _main: 0000000100000fb0 pushq %rbp 0000000100000fb1 movq %rsp, %rbp。

-O2

编辑3

根据@Olaf的要求，我添加了由clang -S生成的程序集。

$ clang segfault.c
$ otool -vt a.out
a.out:
(__TEXT,__text) section
_nop1:
0000000100000f30    pushq   %rbp
0000000100000f31    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f34    jmp 0x100000f39
0000000100000f39    jmp 0x100000f39
0000000100000f3e    nop
_nop2:
0000000100000f40    pushq   %rbp
0000000100000f41    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f44    jmp 0x100000f49
0000000100000f49    jmp 0x100000f49
0000000100000f4e    nop
_nop3:
0000000100000f50    pushq   %rbp
0000000100000f51    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f54    movl    $0x0, -0x4(%rbp)
0000000100000f5b    movl    -0x4(%rbp), %eax
0000000100000f5e    addl    $0x1, %eax
0000000100000f61    movl    %eax, -0x4(%rbp)
0000000100000f64    jmp 0x100000f5b
0000000100000f69    nopl    (%rax)
_nop4:
0000000100000f70    pushq   %rbp
0000000100000f71    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f74    jmp 0x100000f79
0000000100000f79    movl    0x81(%rip), %eax
0000000100000f7f    addl    $0x1, %eax
0000000100000f82    movl    %eax, 0x78(%rip)
0000000100000f88    jmp 0x100000f79
0000000100000f8d    nopl    (%rax)
_main:
0000000100000f90    pushq   %rbp
0000000100000f91    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f94    subq    $0x10, %rsp
0000000100000f98    movl    $0x0, -0x4(%rbp)
0000000100000f9f    callq   0x100000f40
0000000100000fa4    xorl    %eax, %eax
0000000100000fa6    addq    $0x10, %rsp
0000000100000faa    popq    %rbp
0000000100000fab    retq

Answer 1

This is a known bug in LLVM. The behavior you see is valid for C++ but not for C.

See bug report #965 back from 2006 here抓取一系列链接。

最近，由于Rust being hit by this，这个问题又出现了。

有一个修补程序here，已于2017年11月合并，但我不会发布它的版本。

另请参阅邮件列表here中的讨论。

Answer 2

看起来clang会为函数生成序言而不会产生任何其他内容，让执行陷入另一个不相关的代码位。在我的机器上，它产生：

0000000100000fa0 <_main>:
   100000fa0:   55                      push   rbp
   100000fa1:   48 89 e5                mov    rbp,rsp

Disassembly of section __TEXT.__unwind_info:

0000000100000fa4 <__TEXT.__unwind_info>:
   100000fa4:   01 00                   add    DWORD PTR [rax],eax
   100000fa6:   00 00                   add    BYTE PTR [rax],al
   100000fa8:   1c 00                   sbb    al,0x0
   100000faa:   00 00                   add    BYTE PTR [rax],al
   100000fac:   00 00                   add    BYTE PTR [rax],al

总线错误是由第一个add指令引起的，因为rax指向_main，并且它尝试写入只读存储器。

有趣的是，将__asm__ volatile("nop\n");作为nop1中的第一行，可以提供正确的行为。

为什么＆＃34;空＆＃34;在macOS上使用clang -O2编译C程序时，循环会导致总线错误吗？

2 个答案: