linux - 为什么编译器要添加额外的 'sxtw' 指令(进一步导致内核 panic )？

Question

问题/症状:

在函数返回的末尾，编译器添加了反汇编中看到的 sxtw 指令，导致返回地址只有 32 位而不是 64 位，从而导致内核崩溃:

Unable to handle kernel paging request at virtual address xxxx

构建环境:

平台:ARMV7LE
gcc, linux-4.4.60
架构:arm64
gdb : aarch64-5.3-glibc-2.22/usr/bin/aarch64-linux-gdb

详细信息:

这是简化的项目结构。它已在相应的 makefile 中得到正确处理。另请注意，file1.c 和 file2.c 是同一模块的一部分。

../src/file1.c/* 它定义并调用了 func1() /
../src/file2.c
../inc/files.h/ 头文件中没有声明 func1() */

问题原因:

从 file2.c 添加了对 func1() 的调用，而 files.h 或 file2.c 中没有 func1 声明。 (基本上在 files.h 中不小心漏掉了 func1。)

编译的代码没有错误，但出现了预期的警告 -- Implicit declaration of function func1。

但是在运行时，从 file2 中的 func1 返回后，系统立即崩溃，因为它试图取消引用 func1 返回的地址。

进一步分析表明，在函数返回的末尾，编译器添加了反汇编中看到的 sxtw 指令，导致返回地址只有 32 位而不是 64 位，从而导致内核崩溃。

Unable to handle kernel paging request at virtual address xxxx

• 请注意，x19 是 64 位的，而 w0 是 32 位的。
• 注意 x0 LS word 与 x19 的匹配。
• 取消引用 x19 时系统崩溃。

sxtw x19, w0/* 这是编译器添加的额外指令 /ldp x1, x0, [x19,#304]/ 系统在这里崩溃 */

注册:

[   91.388130] pc : [<ffffff80016c9074>] lr : [<ffffff80016c906c>] pstate: 80000145
[   91.462090] sp : ffffff80094333b0
[   91.552708] x29: ffffff80094333d0 x28: ffffffc06995408a
[   91.652701] x27: ffffffc06c400a00 x26: 0000000000000000
[   91.716243] x25: 0000000000000000 x24: ffffffc069958000
[   91.779784] x23: ffffffc076e00000 x22: ffffffc06c400a00
[   91.843326] x21: 0000000000000031 x20: ffffffc073060000
[   91.906867] x19: 0000000066bfc780 x18: ffffff8009436888
[   91.970409] x17: 0000000000000000 x16: ffffff8008193074
[   92.033952] x15: 00000000000a8c06 x14: 2c30323030387830
[   92.097492] x13: 3d7367616c66202c x12: 3038653030303030
[   92.161034] x11: 3038666666666666 x10: 78303d646e65202c
[   92.224576] x9 : 3063303030303030 x8 : 3030303030303030
[   92.288117] x7 : 0000000000000880 x6 : 0000000000000000
[   92.351659] x5 : ffffffc07fd10ad8 x4 : 0000000000000001
[   92.415202] x3 : 0000000000000007 x2 : cb88537fdc8ba63c
[   92.478743] x1 : 0000000000000000 x0 : ffffffc066bfc780

在 files.h 中添加 func1 的声明后，未看到额外的指令和因此发生的崩溃。

有人可以解释为什么编译器在这种情况下添加了 sxtw 吗？

Answer 1

您应该至少收到两条警告，一条是关于缺少函数声明，另一条是关于从 int 到指针类型的隐式转换。

原因是隐式声明的函数的返回类型为int。将此 int 值转换为 64 位指针会丢弃结果的 32 位。这是预期的 GNU C 行为，基于早期 64 位目标的 C 编译器所做的。 sxtw 指令是实现此行为所必需的。 (当前的 C 标准不再有隐式函数声明，但 GCC 仍然必须支持它们以向后兼容现有的 autoconf 测试。)

请注意，您的平台显然是 Aarch64(具有 64 位寄存器)，而不是 32 位 ARMv7。