Question

我有一个动态分配的2d int数组，称为image，以及一个名为format的格式字符串。然后我使用两个嵌套for循环来获取标准输入的输入，并将它们存储在2d数组中。因此，我可以动态地解析来自不同长度的输入的整数。例如，如果我有一个3x3 2d数组，我将需要使用内联asm来推送数组中的元素地址9次，并推送到格式字符串。然后我调用scanf，并在完成后平衡堆栈。

BTW：假设数组的宽度和高度已经知道。

这是我在Windows上的代码（X64系统，用x32代码编译）。它工作正常。

for (int i = 0; i < height; i++) {
    for (int j = width-1; j >=0; j--) {
        int tmp_addr = (int)&image[i][j];
        __asm push tmp_addr;
    }
    int pop_size = (width+1) * 4;
    __asm {
        push format;
        call func_scanf;
        mov read_size, eax;
        add esp, pop_size;
    }
}

当我将它移植到Linux（X64系统，用X64代码编译）时，代码不起作用。

for (int i = 0; i < height; i++) {
    for (int j = width-1; j >=0; j--) {
        long tmp_addr = (long)&image[i][j];
        //__asm push tmp_addr;
        __asm__ __volatile__(
            "push %0\n\t"
            ::"g"(tmp_addr)
        );
    }

    int pop_size = (width+1) * sizeof(long);
    /*__asm {
        push format;
        call func_scanf;
        mov read_size, eax;
        add esp, pop_size;
    }*/
    __asm__ __volatile__(
        "push %0\n\t"
        "call *%1\n\t"
        "mov %%rax,%2\n\t"
        "add %3,%%rsp"
        ::"g"(format),"g"(func_scanf),"g"(read_size),"g"(pop_size)
        :"%rax","%rsp"
    );
}

执行此代码时，错误显示Segmentation fault。怎么可能出错？谢谢！

Answer 1

Linux上的x86_64代码使用a completely different calling convention而不是Windows上的x86代码。特别是，它在开始使用堆栈之前尝试在寄存器中传递许多参数。此外，可变参数有一些微妙的额外规则（例如，您必须在rax中指定实际使用的XMM寄存器的数量，如果没有使用则为0）。

scanf期望在寄存器中找到前六个指针参数，但是你将它们放在堆栈中，并且寄存器包含垃圾值（无论在调用时发生什么）;当解除引用其中任何一个来写入读取值时，您会得到一个段错误。

此外，现代编译器通常不使用rbp作为帧指针来访问本地和参数，省略帧指针并通过rsp访问本地。通过推送，您可以在编译器不知情的情况下移动堆栈指针，现在您的推送和函数调用返回之间的每个堆栈访问都将被破坏。你hand try to hand-hold the compiler around this，但这是肮脏的生意，容易破产。

更糟糕的是：如果gcc认为你的函数是一个leaf函数（并且如果唯一的函数调用在你的汇编代码中，对编译器是不透明的，它可能会这样认为）它可能正在利用red zone，把东西放在rsp的当前值之下。您的推送和函数调用可能会覆盖此数据。你can try to fight even this，但又一次，它是丑陋的东西。

所以：很清楚为什么你的代码不起作用，而且很清楚，在x86_64调用约定上使它正常工作非常复杂 - 你＆＃ 39; d必须根据迭代将东西放在不同的寄存器或堆栈中，并找到告诉gcc你正在弄乱堆栈指针并避免使用红色区域的方法。

我不清楚的是：这件事的重点是什么？如果你需要读取很多值，如果值的数量是固定的，你可以做一个＆＃34; normal＆＃34;在简单C中调用scanf。相反，只有在运行时才知道要读取的值的数量，如您的注释所示，

就像"%d %d %d ...."一样，并动态地改变它的长度。

只需多次scanf调用一个适合读取单个值的格式字符串：

for (int i = 0; i < height; i++) {
    for (int j = 0; j < width; j++) {
        scanf("%d", &image[i][j]);
    } 
}

这将与您的代码（在其工作的平台上）具有完全相同的语义。顺便说一下，添加一些错误处理（=检查scanf的返回值），您的程序将在遇到无效值时停止读取，并在image中继续使用未初始化的值。

如果性能有问题，只需抛弃scanf - 无论如何都可以通过手动编写令牌化代码然后调用strtol轻松击败它;通过手动编写转换代码，您甚至可以比strtol（如果您不关心语言环境）更快。

在任何情况下，下载到汇编级别以构建对scanf的可变参数调用是一种可怕的，不可移植的解决问题的解决方案。

在X64 gcc内联asm中调用scanf

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