[心得] x86的segment

看板ASM (組合語言)作者SILee (打卡上班的日子)時間16年前 (2008/05/10 05:46)推噓5(5推 0噓 12→)

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學過system programming或OS的人都知道一個program可以分成code(text)、data、stack以及heap(bss)這四個segment 對x86來說就是用cs、ds、ss、es、fs和gs來assign各個segment的start address 理論上這四個segments是可以透過segment register來分離memory space的也就是說在VM的支援下這些segments都可以享有各自獨立且互不影響的4GB memory space 但是許多C/C++ compiler在實作上會利用stack來暫存function的local variables 這將會導致一個問題出現------ss和ds必須共用一個4GB的memory space 否則在傳遞call by reference的pointer過程中將會出現非常嚴重地邏輯錯誤舉個例子來說 main() { func_1(); } void func_1() { int x = 1; func_2(&x); } void func_2(int *ptr) { *ptr = 10; } 正常來說這段程式在執行後func_1的x應該會等於10才對假設今天ds、ss、bp和sp的值分別為 ds = 0x0000 ss = 0x1000 bp = 0x1000 sp = 0x1000 將這段程式用gcc compile之後會產生這樣的assembly code func_1: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $20, %esp // 清出20 bytes給local variables使用 // esp = 0x0fe0 movl $0, %eax movl $1, -4(%ebp) // 將x的值存放在stack(0x1000:0x0ffc)中 leal -4(%ebp), %eax // 將&x放入eax中 movl %eax, (%esp) // 將eax置入stack(0x1000:0x0fe0)中 call func_2 leave ret func_2: pushl %ebp movl %esp, %ebp leal 8(%ebp), %eax // 將ptr所指向的address放入eax中 // eax = 0x0ffc movl $10, (%eax) // 將10放入(%eax)裡 popl %ebp ret 問題就出現在紅色這一行instruction (%eax)在x86裡隱含的實際意義應該是%ds:(%eax)而非%ss:(%eax) 也就是說實際上程式是把10放到了0x0000:0x0ffc 但是x正確address的應該是在0x1000:0x0ffc 以上是最近一個月在寫一些low level的system program時遇到的問題之前把ds和ss分開設在不同的地方結果只要一遇到pointer的傳遞，程式執行的結果就會出錯到最後才發現是因為GCC是利用stack來存放local variables造成的 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 61.59.105.115

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lungswu

05/10 07:44, , 1^F

05/10 07:44, 1^F

應該是protect mode和real mode都適用只是我為了方便說明所以ds和ss存的值不是用LDT或GDT來表示而是直接用他們的segment start address 況且GCC好像也沒辦法編出real mode下16-bits的code ※ 編輯: SILee 來自: 61.59.105.115 (05/10 14:44)