linux - LLVM 上的系统调用/sysenter

Question

如何编写发出特定于体系结构的系统调用指令所需的 LLVM 位码？

更具体地说，clang 支持内联汇编，并且明确支持发出系统调用(否则无法编译 libc 和 vdso)。翻译是如何为此工作的，我怎样才能让它重现这种行为？

我理解 LLVM 本身可能无法理解各种体系结构使用的调用接口(interface)和寄存器调度，这些调用接口(interface)和寄存器调度以足够高的方式在 LLVM 字节码中表达(例如，可能在其他地方填写)。但是，显然有一个可以添加此信息的阶段。

我该怎么做，从“带有内联汇编的 C 源代码”之后的任何阶段开始？

一个令人满意的答案将包括一个如何调用五参数 int 0x80 系统调用的示例。我选择了五个，因为这需要溢出到堆栈，我选择 int 0x80 因为它很容易理解并且在最常见的平台上。

Answer 1

因为 exa 悬赏，所以在这里发布一个答案。

我意识到在 Ross Ridge 的评论之后问这个问题有些愚蠢，有些人在玩弄 clang。

假设我们有以下程序，它使用内联汇编直接调用write()。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    char *buf = "test\n";
    ssize_t n;
    asm volatile (
        "movl $0x00000002, %%edi\n"  /* first argument == stderr */
        "movl $0x00000006, %%edx\n"  /* third argument == number of bytes */
        "movl $1, %%eax\n"  /* syscall number == write on amd64 linux */
        "syscall\n"
        : "=A"(n)         /* %rax: return value */
        : "S"(buf));      /* %rsi: second argument == address of data to write */
    return n;
}

我们可以用 gcc 或 clang 编译它并得到大致相同的结果。

$ gcc -o syscall.gcc syscall.c
$ clang -o syscall.clang syscall.c
$ ./syscall.gcc
test
$ ./syscall.clang
test

如果我们希望查看用于发出此代码的确切 LLVM 指令，我们可以简单地使用 -emit-llvm 标志。如您所见，有一个 call i64 asm sideeffect 行，其中包含完整的内联汇编字符串。

$ clang -S -emit-llvm syscall.c
$ cat syscall.ll
; ModuleID = 'syscall.c'
target datalayout = "e-m:e-i64:64-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-pc-linux-gnu"

@.str = private unnamed_addr constant [6 x i8] c"test\0A\00", align 1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define i32 @main() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %buf = alloca i8*, align 8
  %n = alloca i64, align 8
  store i32 0, i32* %1
  store i8* getelementptr inbounds ([6 x i8]* @.str, i32 0, i32 0), i8** %buf, align 8
  %2 = load i8** %buf, align 8
  %3 = call i64 asm sideeffect "movl $$0x00000002, %edi\0Amovl $$0x00000006, %edx\0Amovl $$1, %eax\0Asyscall\0A", "=A,{si},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i8* %2) #1, !srcloc !1
  store i64 %3, i64* %n, align 8
  %4 = load i64* %n, align 8
  %5 = trunc i64 %4 to i32
  ret i32 %5
}

attributes #0 = { nounwind uwtable "less-precise-fpmad"="false" "no-frame-pointer-elim"="true" "no-frame-pointer-elim-non-leaf" "no-infs-fp-math"="false" "no-nans-fp-math"="false" "stack-protector-buffer-size"="8" "unsafe-fp-math"="false" "use-soft-float"="false" }
attributes #1 = { nounwind }

!llvm.ident = !{!0}

!0 = metadata !{metadata !"Ubuntu clang version 3.5-1ubuntu1 (trunk) (based on LLVM 3.5)"}
!1 = metadata !{i32 134, i32 197, i32 259, i32 312}