C語(yǔ)言在ARM中函數(shù)調(diào)用時(shí)，棧是如何變化的？
[導(dǎo)讀]為什么會(huì)寫篇棧變化的文章？做系統(tǒng)分析的話你肯定遇到過(guò)一些crash,oops等棘手問(wèn)題，一般大家都會(huì)用gdb,objdump或者addr2line等工具分析pc位置來(lái)定位出錯(cuò)的地方。但是這些分析工具背后的本質(zhì)原理就不見(jiàn)得理解深刻了，而且有的時(shí)候面對(duì)一系列backtrace或者st...
為什么會(huì)寫篇棧變化的文章？做系統(tǒng)分析的話你肯定遇到過(guò)一些crash, oops等棘手問(wèn)題，一般大家都會(huì)用 gdb, objdump 或者 addr2line等工具分析 pc 位置來(lái)定位出錯(cuò)的地方。但是這些分析工具背后的本質(zhì)原理就不見(jiàn)得理解深刻了，而且有的時(shí)候面對(duì)一系列 backtrace 或者 stack 日志處于懵逼的狀態(tài)。
今天和大家一起看下面對(duì) crash 日志的時(shí)候，如何利用 stack 來(lái)分析其變化的來(lái)龍去脈。
Arm指令集介紹崇尚簡(jiǎn)單粗暴的介紹方式，我們直接來(lái)看各個(gè)寄存器的大體用法，詳細(xì)用法可百度，不，谷歌。
演示代碼假如現(xiàn)在你已經(jīng)掌握了 arm 指令的用法，即便沒(méi)有掌握也沒(méi)關(guān)系，“書到用時(shí)回頭翻”。這里以一段簡(jiǎn)單的 c 語(yǔ)言為例：
圖解棧的變化過(guò)程如何能讓讀者接受吸收的更快，我一直覺(jué)得按照學(xué)習(xí)效率來(lái)講的話順序應(yīng)該是視頻，圖文，文字。反正我是比較喜歡視頻類的教學(xué)。這里給大家畫下棧變化的過(guò)程是什么樣子的。這里的圖是結(jié)合上面的代碼來(lái)畫的，希望有助于讀者的理解。
1.程序在內(nèi)存分布區(qū)域
2.全局變量m賦值
3.保存進(jìn)入main之前的棧底, fp-sp之間是當(dāng)前函數(shù)棧
4.函數(shù)main的棧已經(jīng)準(zhǔn)備好了
5.i入棧
6.j入棧
7.準(zhǔn)備函數(shù)fun的調(diào)用, 形參反向入棧 先形參b入棧
8.形參a入棧
9.留空一個(gè)地址作為fun返回值, 待后面返回時(shí)填入
10.fun返回地址入棧, 通常是main函數(shù)當(dāng)前pc指針的下一個(gè)
11.main函數(shù)的棧底地址入棧
12.pc指針跳轉(zhuǎn)fun代碼
13.c入棧
14.可以看到函數(shù)fun的數(shù)據(jù) 形參a,b 在上一層函數(shù)的棧中. 一部分在自己的棧上. 此步取值到加法器中進(jìn)行加法運(yùn)算,再賦值給c
15.c賦給返回值,填入上面的留空位置
16.棧底恢復(fù)上一層
17.lr賦值給pc, 實(shí)現(xiàn)了跳轉(zhuǎn)
18.返回值賦值給全局變量m
19.前面函數(shù)調(diào)用的形參已經(jīng)無(wú)用,回滾sp
20.函數(shù)返回,清理main的棧空間
總結(jié)這么多圖有沒(méi)有看花？相信到這里你已經(jīng)了解了棧背后的來(lái)龍去脈，下一篇我們一起根據(jù)實(shí)際的 stack 錯(cuò)誤案例剖析錯(cuò)誤的可能性。
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今天和大家一起看下面對(duì) crash 日志的時(shí)候，如何利用 stack 來(lái)分析其變化的來(lái)龍去脈。
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1. ?? r0-r3 用作傳入函數(shù)參數(shù)，傳出函數(shù)返回值。在子程序調(diào)用之間，可以將 r0-r3 用于任何用途。被調(diào)用函數(shù)在返回之前不必恢復(fù) r0-r3。---如果調(diào)用函數(shù)需要再次使用 r0-r3 的內(nèi)容，則它必須保留這些內(nèi)容。2. ?? r4-r11 被用來(lái)存放函數(shù)的局部變量。如果被調(diào)用函數(shù)使用了這些寄存器，它在返回之前必須恢復(fù)這些寄存器的值。r11 是棧幀指針?fp。3.????r12 是內(nèi)部調(diào)用暫時(shí)寄存器?ip。它在過(guò)程鏈接膠合代碼（例如，交互操作膠合代碼）中用于此角色。在過(guò)程調(diào)用之間，可以將它用于任何用途。被調(diào)用函數(shù)在返回之前不必恢復(fù) r12。4.????寄存器 r13 是棧指針?sp。它不能用于任何其它用途。sp 中存放的值在退出被調(diào)用函數(shù)時(shí)必須與進(jìn)入時(shí)的值相同。5.????寄存器 r14 是鏈接寄存器?lr。如果您保存了返回地址，則可以在調(diào)用之間將 r14 用于其它用途，程序返回時(shí)要恢復(fù)6.????寄存器 r15 是程序計(jì)數(shù)器?pc。它不能用于任何其它用途。
演示代碼假如現(xiàn)在你已經(jīng)掌握了 arm 指令的用法，即便沒(méi)有掌握也沒(méi)關(guān)系，“書到用時(shí)回頭翻”。這里以一段簡(jiǎn)單的 c 語(yǔ)言為例：
#include
int m = 8;int fun(int a,int b){ int c = 0; c = a b; return c;}int main(){ int i = 4; int j = 5; m = fun(i, j); return 0;}編譯一下，然后反匯編：$ arm-linux-gnueabi-gcc main.c -o main?$ arm-linux-gnueabi-objdump -D -D main
00010400 : 10400: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!) 10404: e28db000 add fp, sp, #0 10408: e24dd014 sub sp, sp, #20 1040c: e50b0010 str r0, [fp, #-16] 10410: e50b1014 str r1, [fp, #-20] ; 0xffffffec 10414: e3a03000 mov r3, #0 10418: e50b3008 str r3, [fp, #-8] 1041c: e51b2010 ldr r2, [fp, #-16] 10420: e51b3014 ldr r3, [fp, #-20] ; 0xffffffec 10424: e0823003 add r3, r2, r3 10428: e50b3008 str r3, [fp, #-8] 1042c: e51b3008 ldr r3, [fp, #-8] 10430: e1a00003 mov r0, r3 10434: e24bd000 sub sp, fp, #0 10438: e49db004 pop {fp} ; (ldr fp, [sp], #4) 1043c: e12fff1e bx lr
00010440 : 10440: e92d4800 push {fp, lr} 10444: e28db004 add fp, sp, #4 10448: e24dd008 sub sp, sp, #8 1044c: e3a03004 mov r3, #4 10450: e50b300c str r3, [fp, #-12] 10454: e3a03005 mov r3, #5 10458: e50b3008 str r3, [fp, #-8] 1045c: e51b1008 ldr r1, [fp, #-8] 10460: e51b000c ldr r0, [fp, #-12] 10464: ebffffe5 bl 10400 10468: e1a02000 mov r2, r0 1046c: e59f3010 ldr r3, [pc, #16] ; 10484 10470: e5832000 str r2, [r3] 10474: e3a03000 mov r3, #0 10478: e1a00003 mov r0, r3 1047c: e24bd004 sub sp, fp, #4 10480: e8bd8800 pop {fp, pc} 10484: 00021024 andeq r1, r2, r4, lsr #32圖解棧的變化過(guò)程如何能讓讀者接受吸收的更快，我一直覺(jué)得按照學(xué)習(xí)效率來(lái)講的話順序應(yīng)該是視頻，圖文，文字。反正我是比較喜歡視頻類的教學(xué)。這里給大家畫下棧變化的過(guò)程是什么樣子的。這里的圖是結(jié)合上面的代碼來(lái)畫的，希望有助于讀者的理解。
1.程序在內(nèi)存分布區(qū)域
2.全局變量m賦值
3.保存進(jìn)入main之前的棧底, fp-sp之間是當(dāng)前函數(shù)棧
4.函數(shù)main的棧已經(jīng)準(zhǔn)備好了
5.i入棧
6.j入棧
7.準(zhǔn)備函數(shù)fun的調(diào)用, 形參反向入棧 先形參b入棧
8.形參a入棧
9.留空一個(gè)地址作為fun返回值, 待后面返回時(shí)填入
10.fun返回地址入棧, 通常是main函數(shù)當(dāng)前pc指針的下一個(gè)
11.main函數(shù)的棧底地址入棧
12.pc指針跳轉(zhuǎn)fun代碼
13.c入棧
14.可以看到函數(shù)fun的數(shù)據(jù) 形參a,b 在上一層函數(shù)的棧中. 一部分在自己的棧上. 此步取值到加法器中進(jìn)行加法運(yùn)算,再賦值給c
15.c賦給返回值,填入上面的留空位置
16.棧底恢復(fù)上一層
17.lr賦值給pc, 實(shí)現(xiàn)了跳轉(zhuǎn)
18.返回值賦值給全局變量m
19.前面函數(shù)調(diào)用的形參已經(jīng)無(wú)用,回滾sp
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總結(jié)這么多圖有沒(méi)有看花？相信到這里你已經(jīng)了解了棧背后的來(lái)龍去脈，下一篇我們一起根據(jù)實(shí)際的 stack 錯(cuò)誤案例剖析錯(cuò)誤的可能性。
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